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一、前言

最近看到很多关于 asyncio 的代码，所以本篇文章，我们需要详细聊一下 asyncio,不会有过多的关于 asyncio 本身函数使用的例子，重点关注是什么以及为什么，asyncio 函数相对较简单。

二、asyncio

2.1 asyncio 是什么？

• 本质：asyncio 是基于协程的，提供了一套编写单线程并发代码的框架。它使用 async 和 await 语法来定义和执行异步操作，从而避免了传统的回调方式，代码更加直观和易于维护。asyncio 往往是构建 IO 密集型和高层级 结构化 网络代码的最佳选择。

• 三条原则：

  1. 异步性：使用 async 定义异步函数，await 用于挂起阻塞操作，如 IO 请求。
  2. 事件循环：asyncio 提供事件循环来管理和调度执行异步任务。
  3. 协程：异步函数在 Python 中被称为协程，它们是可等待对象，可以在事件循环中被挂起和恢复。

2.2 asyncio 解决了什么问题

• 起源：asyncio 是 Python 用于解决异步 IO 编程的标准库，它在 Python 3.4 版本中引入。它的出现是为了提供一种简单的方式来编写并发代码。在此之前，Python 通过多线程和多进程等方式实现并发，但这些方式在性能和易用性上存在限制。

• 对比状态：

  • 出现之前：Python 开发者需要依赖 threading 或 multiprocessing 模块来实现并发，这不仅编程模型复杂，而且在处理大量并发网络连接时效率低下。
  • 出现之后：asyncio 提供了事件循环和协程的概念，使得开发者能够以更低的开销实现大规模 IO 密集型任务的并发。

  怎么理解？来看一下一个具体的案例：

  • 背景：假设有一个需要从多个网站上下载数据的任务。

  • 解决方案：使用 asyncio 创建异步函数来发起网络请求，并且并发地等待所有请求完成，而不是顺序地一个接一个地请求，从而大大提高了效率。

  • 代码片断：

  import asyncio
  import aiohttp
  
  async def download_site(session, url):
      async with session.get(url) as response:
          print(f"Read {response.content_length} from {url}")
  
  async def download_all_sites(sites):
      async with aiohttp.ClientSession() as session:
          tasks = []
          for url in sites:
              task = asyncio.create_task(download_site(session, url))
              tasks.append(task)
          await asyncio.gather(*tasks)
  
  sites = ["https://example1.com", "https://example2.com"]
  asyncio.run(download_all_sites(sites))
  

  在这个例子中，我们定义了两个异步函数 download_site 和 download_all_sites。download_site 函数用于下载单个网站的内容，而 download_all_sites 函数则创建了一个 ClientSession 并发起多个异步请求，最后使用 asyncio.gather 并发等待所有的请求完成。通过这种方式，我们可以利用 asyncio 实现高效的并发 IO 操作。

  在 asyncio 出现之前，Python 开发者常用 threading 模块来实现并发。以下是一个使用 threading 模块下载多个网站内容的例子：

  import threading
  import requests
  from time import time
  
  def download_site(url):
      with requests.get(url) as response:
          print(f"Read {len(response.content)} from {url}")
  
  def download_all_sites(sites):
      threads = []
      for url in sites:
          thread = threading.Thread(target=download_site, args=(url,))
          thread.start()
          threads.append(thread)
      for thread in threads:
          thread.join()
  
  if __name__ == "__main__":
      sites = ["https://example1.com", "https://example2.com"] * 10
      start_time = time()
      download_all_sites(sites)
      duration = time() - start_time
      print(f"Downloaded {len(sites)} sites in {duration} seconds")
  

2.23 asyncio 例子

直观的感受一下：

import asyncio
async def say_hello():
    print("Hello,")
    await asyncio.sleep(1)
    print("World!")
asyncio.run(say_hello())

其他方法的使用，我们就不过多的举例子了，具体可以参考官方文档，相对较简单！

三、总结

本文详细介绍了Python中的asyncio库，包括其本质、解决的问题以及提供的示例。asyncio是基于协程的框架，使用async和await语法来定义和执行异步操作，避免了传统的回调方式，适合构建IO密集型和高层级结构化网络代码。它解决了Python中多线程和多进程方式实现并发时的性能和易用性限制。最后，提供了一个简单的示例来展示asyncio的使用。