1462 字

4 分钟

asyncio-异步编程

2026-02-07

Code

tutorial

/

用asyncio进行异步编程#

本教程源于【Py】asyncio：为异步编程而生 | Python 教程 | 并发编程 | 协程

本教程适用于Python

基本概念#

主要讲解‘协程’、‘事件循环’和‘任务’这三者

协程#

协程是可挂起和恢复的函数，它允许在执行期间暂停，以便其他任务可以运行。
在Python中，协程是使用async def定义的，内部可以使用await等待其他协程或异步操作。

与线程或进程的不同之处在于，协程在单个线程中并发运行，避免了线程切换的开销。

以下是一些关于协程的关键概念：

定义：协程是一种可以暂停和恢复执行的函数。可以将其看作是一个可挂起的函数，当它遇到某些等待操作时（例如I/O），可以暂时挂起，允许其他协程继续执行。
非阻塞：协程在等待某些操作完成时不会阻塞主程序的执行，这使得程序可以同时处理多个任务，尤其在处理I/O密集型操作时非常高效。
async和await关键字：在Python中，使用async def定义协程，使用await来调用其他协程。这些关键字使得协程的语法更加清晰易懂。
状态保持：协程可以在暂停时保持其状态。当它恢复执行时，可以继续从上次暂停的位置继续运行，这样可以有效管理复杂的异步逻辑。

协程函数和协程对象#

1
import asyncio
2

3
async def coroutine_function():
4
    return 'This is a coroutine function'
5

6
print(coroutine_function())
7

8
# output:
9
# <coroutine object coroutine_function at 0x000001EDFFB15430>
10
# C:\Users\li\SynologyDrive\code\test.py:6: RuntimeWarning: coroutine 'coroutine_function' was never awaited
11
# print(coroutine_function())
12
# RuntimeWarning: Enable tracemalloc to get the object allocation traceback

在这个例子中，这个函数的返回值是一个协程对象coroutine object

协程函数：

协程函数是使用async def定义的函数。调用协程函数时，它不会立即执行函数体中的代码，而是返回一个协程对象。
协程函数可以包含await表达式，用于暂停执行并等待其他协程或异步操作。

协程对象：

协程对象是协程函数调用后返回的对象。这个对象可以被事件循环调度并执行。
当事件循环运行并调用协程对象时，协程函数的代码才会被执行。

关系：

在调用协程函数时，返回的是一个协程对象；真正的代码执行发生在事件循环调度协程对象时。

这种关系与生成器和生成器函数之间的关系相似：

生成器函数：使用def定义的函数，包含yield语句，调用时返回一个生成器对象。
生成器对象：在调用生成器函数时返回的对象，实际的代码执行在迭代生成器对象时发生。

事件循环#

事件循环是一个管理协程和任务的机制。它负责调度和执行协程，并在需要时切换控制权。
事件循环会不断检查哪些协程可以运行，哪些需要等待，以及何时可以恢复已经挂起的协程。

事件循环是异步编程的核心概念，负责调度和管理所有异步任务的执行。

它的基本功能如下：

管理任务：事件循环会监视多个任务，并在任务处于等待状态时，不会阻塞主程序，而是继续处理其他任务。
调度执行：当某个任务准备好执行时，事件循环会将其从等待队列中取出并执行。这种机制使得可以在同一线程中并发处理多个任务。
处理I/O操作：事件循环特别适合处理I/O密集型操作，如网络请求、文件读取等，因为这些操作通常需要等待，而事件循环可以在等待期间执行其他任务。
回调和事件：事件循环允许注册回调函数，当特定事件发生时（例如I/O操作完成），这些回调会被调用。

任务#

任务是事件循环中的一个概念，它表示一个计划在未来某个时刻执行的协程。
当协程被调度到事件循环中执行时，它会被封装为一个任务（使用asyncio.create_task()等方法创建）。任务会被事件循环管理，并可以在后台运行。

关系#

协程是实际的执行单位，定义了异步操作的逻辑。
事件循环是调度这些协程的机制，负责管理它们的执行。
任务是事件循环中协程的封装形式，用于跟踪协程的执行状态。任务可以在事件循环中并发执行，并允许事件循环在等待时管理其他协程。

w-50%

异步代码步骤#

异步编程只需要做三件事：

定义协程函数
包装协程为任务
建立事件循环

以下是原始代码：

1
from time import sleep, perf_counter
2

3
def fetch_url(url):
4
    print('Fetching The URL')
5
    sleep(1)
6
    print('Finished Fetching')
7
    return 'url_content'
8

9
def read_file(filename):
10
    print('Reading File')
11
    sleep(1)
12
    print('Finished Reading')
13
    return 'file_content'
14

15
def main():
16
    url = 'example.com'
17
    filename = 'example.txt'
18
    fetch_result = fetch_url(url)
19
    read_result = read_file(filename)
20

21
if __name__ == '__main__':
22
    start_time = perf_counter()
23
    main()
24
    end_time = perf_counter()
25
    print(f'Execution Time: {end_time - start_time:.2f}')

首先修改部分代码，进行定义协程函数的操作（省略库的导入）：

1
async def fetch_url(url):
2
    print('Fetching The URL')
3
    await asyncio.sleep(1)
4
    print('Finished Fetching')
5
    return 'url_content'
6

7
async def read_file(filename):
8
    print('Reading File')
9
    await asyncio.sleep(1)
10
    print('Finished Reading')
11
    return 'file_content'

然后进行包装协程为任务：

1
async def main():
2
    url = 'example.com'
3
    filename = 'example.txt'
4
    task1 = asyncio.create_task(fetch_url(url))
5
    task2 = asyncio.create_task(read_file(filename))
6
    fetch_result = await task1
7
    read_result = await task2

最后建立事件循环：

1
if __name__ == '__main__':
2
    start_time = perf_counter()
3
    asyncio.run(main())
4
    end_time = perf_counter()
5
    print(f'Execution Time: {end_time - start_time:.2f}')

await的作用：

暂停当前协程
包装await后的协程为任务，若await后是一个协程对象时，会直接执行该协程，而不是将其包装为任务
获取await后的协程结果

完整代码：

1
from time import sleep, perf_counter
2
import asyncio
3

4
async def fetch_url(url):
5
    print('Fetching The URL')
6
    await asyncio.sleep(1)
7
    print('Finished Fetching')
8
    return 'url_content'
9

10
async def read_file(filename):
11
    print('Reading File')
12
    await asyncio.sleep(1)
13
    print('Finished Reading')
14
    return 'file_content'
15

16
async def main():
17
    url = 'example.com'
18
    filename = 'example.txt'
19
    task1 = asyncio.create_task(fetch_url(url))
20
    task2 = asyncio.create_task(read_file(filename))
21
    fetch_result = await task1
22
    read_result = await task2
23

24
if __name__ == '__main__':
25
    start_time = perf_counter()
26
    asyncio.run(main())
27
    end_time = perf_counter()
28
    print(f'Execution Time: {end_time - start_time:.2f}')

运行结果：

1
Fetching The URL
2
Reading File
3
Finished Fetching
4
Finished Reading
5
Execution Time: 1.02

asyncio-异步编程

https://0xav10086.space/posts/asyncio-异步编程/

作者

0xav10086

发布于

2026-02-07

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CC BY-NC-SA 4.0

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事件循环#

任务#

关系#

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