Python asyncio 模块详解
编程小白也能懂的异步编程指南 – 用通俗语言解释核心概念
什么是 asyncio？
asyncio 是 Python 中用于编写并发代码的库，使用 async/await 语法。它主要用于处理 I/O 密集型任务（如网络请求、文件读写等），让程序在等待这些操作完成时可以做其他事情。
🍽️ 餐厅比喻
想象一家只有一个服务员的餐厅：
- 同步方式：服务员点完一桌菜后，站在厨房门口等厨师做完，再端给顾客，然后再服务下一桌。效率很低！
- 异步方式：服务员点完A桌菜后，告诉厨师去做，然后马上去服务B桌。厨师做好后会通知服务员，服务员再去端菜。
asyncio 就是这个高效的服务员，让程序在等待时也能做其他事！
核心概念
1. 事件循环 (Event Loop)
asyncio 的核心引擎，负责协调和管理所有任务。就像一个交通警察，指挥车辆（任务）何时运行、何时暂停。
2. 协程 (Coroutine)
使用 async def 定义的函数，可以在执行中暂停和恢复。协程是异步编程的基本单位。
3. Task 对象
对协程的进一步封装，把协程加入事件循环中调度执行。就像给协程分配一个具体的”工作任务”。
4. Future 对象
表示一个”未来完成的操作”，是Task的基类。用于在低级代码中表示异步操作的结果。
基本语法
async/await 关键字
async def：用于定义异步函数（协程）await：用于等待一个协程完成（交出控制权）
import asyncio
# 定义一个协程
async def main():
print(‘开始执行’)
await asyncio.sleep(1) # 等待1秒（模拟I/O操作）
print(‘1秒后’)
# 运行协程
asyncio.run(main())
# 定义一个协程
async def main():
print(‘开始执行’)
await asyncio.sleep(1) # 等待1秒（模拟I/O操作）
print(‘1秒后’)
# 运行协程
asyncio.run(main())
运行多个协程
使用 asyncio.gather() 同时运行多个协程：
import asyncio
async def task1():
await asyncio.sleep(2)
print(‘任务1完成’)
async def task2():
await asyncio.sleep(1)
print(‘任务2完成’)
async def main():
await asyncio.gather(task1(), task2())
print(‘所有任务完成!’)
asyncio.run(main())
async def task1():
await asyncio.sleep(2)
print(‘任务1完成’)
async def task2():
await asyncio.sleep(1)
print(‘任务2完成’)
async def main():
await asyncio.gather(task1(), task2())
print(‘所有任务完成!’)
asyncio.run(main())
📌 重要提示：asyncio.sleep() 是异步等待，而 time.sleep() 是阻塞等待。在异步函数中一定要使用 asyncio.sleep()！
创建任务
使用 asyncio.create_task() 将协程包装成任务，以便并发执行：
async def main():
task = asyncio.create_task(some_coroutine())
# 可以在这里执行其他操作
await task # 等待任务完成
task = asyncio.create_task(some_coroutine())
# 可以在这里执行其他操作
await task # 等待任务完成
同步 vs 异步 vs 多线程
| 方法 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 同步 | 简单直观，易于理解 | 效率低，资源浪费 | 简单脚本，CPU密集型任务 |
| 多线程 | 可以并行执行，利用多核CPU | 线程安全问题，调试困难 | CPU密集型任务 |
| 异步(asyncio) | 高效利用资源，适合I/O操作 | 学习曲线较陡，代码结构复杂 | I/O密集型任务（网络、文件等） |
实际应用场景
- 网络应用（Web服务器、API客户端）
- 网络爬虫
- 数据库操作
- 实时数据处理
- 聊天服务器
学习建议
- 先掌握
async/await基本语法 - 理解事件循环概念
- 从简单示例开始，逐步构建复杂应用
- 多练习 I/O 密集型任务的异步实现
- 注意异步函数中不要使用阻塞操作