Python asyncio 模块：必备技巧

Travis Tang

2024-07-25

Python asyncio 模块

asyncio 模块是 Python 标准库中的一部分，用于支持异步编程，尤其是在处理 I/O 密集型任务时，其能够显著提高程序的效率。asyncio 提供了事件循环、协程和任务，以便在单线程中实现并发的操作。自 Python 3.3 版本起引入，并在随后的版本中不断完善，因此在 Python 3.7 及以后的版本中使用更加方便 [1]。

使用 asyncio 模块，开发者可以编写高效的网络应用程序、I/O 密集型处理以及其他需要并发执行的任务。通过协程，程序可以在等待 I/O 操作（如网络请求或文件读写）时，让出控制权给其他任务，从而避免资源浪费。此外，asyncio 还能够与现有的多线程和多进程库相结合，为复杂应用的开发提供更多灵活性。

asyncio 模块并不是一个额外的第三方库，而是 Python3 自带的标准库。用户只需在其 Python 环境中使用即可，无需额外安装。只要确认使用的是 Python 3.3 及以上版本，就可以直接导入使用。

用法举例

1. 示例一：基本的异步任务

import asyncio  # 导入asyncio模块

async def say_hello():  # 定义一个协程函数
    print("Hello!")  # 打印问候语
    await asyncio.sleep(1)  # 等待1秒，模拟I/O操作
    print("Goodbye!")  # 打印再见语

# 创建事件循环并运行协程
asyncio.run(say_hello())  # 运行say_hello协程，直到完成

在这个简单示例中，我们定义了一个异步函数 say_hello，它会先打印 "Hello!“，然后等待一秒钟，最后再打印"Goodbye!”。通过 asyncio.run() 运行协程时，事件循环会自动处理协程的调用与等待。

2. 示例二：并发执行多个任务

import asyncio  # 导入asyncio模块

async def count_down(number):  # 定义一个协程，用来倒计时
    while number > 0:  # 当数字大于零时
        print(number)  # 打印当前数字
        await asyncio.sleep(1)  # 等待1秒
        number -= 1  # 减少数字

async def main():  # 定义主协程
    await asyncio.gather(  # 使用gather并发运行多个协程
        count_down(3),  # 倒计时3
        count_down(5)   # 倒计时5
    )

# 创建事件循环并运行主协程
asyncio.run(main())  # 运行主协程

这个示例演示了如何使用 asyncio.gather() 并发地执行多个协程函数。count_down() 协程会分别对输入的数字进行倒计时，通过 asyncio.gather() 可以同时运行多个任务，从而提高效率。

3. 示例三：异步 HTTP 请求

import asyncio  # 导入asyncio模块
import aiohttp  # 导入aiohttp模块（需要安装）

async def fetch(url):  # 定义协程，用于异步获取URL内容
    async with aiohttp.ClientSession() as session:  # 创建异步HTTP会话
        async with session.get(url) as response:  # 异步GET请求
            return await response.text()  # 返回响应文本

async def main():  # 定义主协程
    urls = ['http://example.com', 'http://example.org']  # URL列表
    results = await asyncio.gather(*(fetch(url) for url in urls))  # 并发获取内容
    for result in results:  # 遍历结果
        print(result[:100])  # 打印每个响应的前100个字符

# 创建事件循环并运行主协程
asyncio.run(main())  # 运行主协程

在这个示例中，我们使用 aiohttp 库（需要额外安装）来进行异步 HTTP 请求。通过协程 fetch() 获取 URL 的内容，并在主协程中并发地获取多个 URL 的响应。

通过以上几个例子，可以看出 asyncio 模块的强大和灵活性。它不仅可以有效地处理单个任务，还能够处理多个任务的并发执行。在实际应用中，asyncio 模块在网络爬虫、实时数据处理及 I/O 密集型应用等领域表现卓越。

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