asyncio异步编程，你搞懂了吗？

asyncio异步编程，你搞懂了吗？

协程与异步编程(asyncio)是一种通过一个线程实现代码块相互切换执行的技术。这与普通的函数执行顺序不同，协程允许在多个上下文中切换执行代码，从而实现更高效的程序运行。以下是协程的实现方式：

1.1 greenlet

greenlet是一个第三方模块，使用前需安装pip3 install greenlet。greenlet提供了协程的实现方式，允许在多个协程间切换执行。

1.2 yield

基于Python的生成器的yield和yield form关键字实现协程，其中yield form在Python3.3中引入，提供了一种简洁的方式来实现协程。

1.3 asyncio

Python3.4引入官方协程库asyncio，它是基于greenlet的更高级的实现，内部集成了遇到IO耗时操作自动切花的功能，提升了程序的执行效率。

1.4 async & awit

在Python3.5中，async与await关键字正式引入，简化了协程代码的编写，让程序更加易于理解与维护。

1.5 小结

目前，协程的主流实现方式是使用Python官方推荐的asyncio模块和async&await关键字，广泛应用于tonado、sanic、fastapi、django3等框架中。

协程的意义在于利用单线程实现多任务并发执行，特别适用于有IO操作的程序中，可以利用IO等待时间执行其他代码，提升程序执行效率。

例如在爬虫应用中，使用异步编程可以同时下载多个url_list中的图片，比同步编程更高效。因为基于异步编程的程序可以在IO等待时间执行其他任务。

基于async & await关键字的协程实现异步编程，这是Python异步编程的主流技术。接下来将详细讲解asyncio模块与async&await的关键概念。

事件循环是异步编程的核心，它是一个while循环，周期性地运行并执行任务。通过事件循环可以获取和创建任务。编写程序时，可以通过代码获取并创建事件循环。

协程函数定义形式为async def，返回协程对象。调用协程函数时，函数内部代码不会立即执行，而是返回一个协程对象。事件循环与协程对象配合执行协程内部代码。

await关键字用于在遇到IO操作时挂起当前协程，允许其他协程执行。示例展示了如何使用await挂起协程，让事件循环执行其他任务。

Task对象用于并发调度协程，通过asyncio.create_task(协程对象)创建Task，将协程加入事件循环等待执行。Task对象继承自Future对象，提供任务状态的追踪。

在程序中，使用asyncio.Future对象处理异步操作的最终结果，Future对象可以绑定函数，通过手动设置实现结果处理。异步迭代器和异步上下文管理器也是异步编程中支持的特性。

uvloop是asyncio的高性能事件循环替代方案，使用uvloop可以显著提升程序性能。在项目中替换asyncio的事件循环非常简单。知名asgi uvicorn框架内部使用uvloop事件循环。

实战案例包括异步操作Redis、MySQL和使用FastAPI框架。在这些场景中，异步编程通过并发处理请求，提升程序性能。

总结，异步编程通过协程技术实现了高效的并发执行，提供了更好的性能和资源利用。随着越来越多框架转向异步编程，其在现代开发中的应用变得越来越普遍。2024-11-04