Python 异步编程入门：从原理到实战

python
import time

def read_file(file_name):
    """模拟文件读取（I/O 操作）"""
    print(f"开始读取文件：{file_name}")
    time.sleep(2)  # 模拟 I/O 等待时间
    print(f"完成读取文件：{file_name}")
    return f"{file_name} 的内容"

# 同步执行三个文件读取任务
start_time = time.time()
read_file("file1.txt")
read_file("file2.txt")
read_file("file3.txt")
end_time = time.time()

print(f"同步执行总耗时：{end_time – start_time:.2f} 秒")
    

Plain Text
开始读取文件：file1.txt
完成读取文件：file1.txt
开始读取文件：file2.txt
完成读取文件：file2.txt
开始读取文件：file3.txt
完成读取文件：file3.txt
同步执行总耗时：6.00 秒

API 函数

作用

async def 函数名()

定义协程函数

await 表达式

暂停协程执行，等待表达式（通常是协程或 Future）完成并返回结果

asyncio.run(coro)

启动事件循环，运行指定的协程，执行完成后关闭事件循环（Python 3.7+）

asyncio.create_task(coro)

将协程包装成任务，加入事件循环调度（Python 3.7+）

asyncio.gather(*coros)

并发运行多个协程，等待所有协程完成后返回结果列表

asyncio.sleep(delay)

模拟异步等待（非阻塞等待），delay 秒后恢复协程执行

python
import asyncio
import time

async def async_read_file(file_name):
    """异步模拟文件读取（I/O 操作）"""
    print(f"开始读取文件：{file_name}")
    # 注意：这里必须使用异步的等待方法（asyncio.sleep），不能用 time.sleep（同步阻塞）
    await asyncio.sleep(2)  
    print(f"完成读取文件：{file_name}")
    return f"{file_name} 的内容"

async def main():
    """主协程：管理所有异步任务"""
    # 方式 1：使用 asyncio.gather 并发运行多个协程
    start_time = time.time()
    result1, result2, result3 = await asyncio.gather(
        async_read_file("file1.txt"),
        async_read_file("file2.txt"),
        async_read_file("file3.txt")
    )
    end_time = time.time()
    
    print(f"\\n异步执行总耗时：{end_time – start_time:.2f} 秒")
    print(f"任务结果：{result1}, {result2}, {result3}")

# 启动事件循环，运行主协程
if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())
   

Plain Text
开始读取文件：file1.txt
开始读取文件：file2.txt
开始读取文件：file3.txt
完成读取文件：file1.txt
完成读取文件：file2.txt
完成读取文件：file3.txt

异步执行总耗时：2.00 秒
任务结果：file1.txt 的内容, file2.txt 的内容, file3.txt 的内容

1. 协程函数必须用 async def 定义，调用协程函数不会直接执行，只会返回一个协程对象；

2. 必须在协程函数内部使用 await 关键字等待其他协程或异步操作，await 会触发任务切换；

3. 不能在协程中使用同步的阻塞操作（比如 time.sleep、普通的文件读取 open()），否则会阻塞整个事件循环，导致异步失效。如果需要处理同步 I/O 操作，需要使用 loop.run_in_executor() 将其包装成异步操作。

Plain Text
pip install aiohttp

python
import asyncio
import aiohttp
import time

async def fetch_url(session, url):
    """异步获取网页内容"""
    async with session.get(url) as response:
        # 等待响应并读取内容（异步操作）
        content = await response.text()
        return f"URL: {url}, 状态码: {response.status}, 内容长度: {len(content)}"

async def main():
    """主协程：并发爬取多个网页"""
    urls = [
        "https://www.baidu.com",
        "https://www.csdn.net",
        "https://www.github.com",
        "https://www.python.org"
    ]
    
    # 创建异步 HTTP 客户端会话
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        # 构建任务列表
        tasks = [fetch_url(session, url) for url in urls]
        
        start_time = time.time()
        # 并发执行所有任务
        results = await asyncio.gather(*tasks)
        end_time = time.time()
        
        # 打印结果
        for result in results:
            print(result)
        print(f"\\n异步爬取总耗时：{end_time – start_time:.2f} 秒")

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())
    

python
async def test():
    print("测试协程")

async def main():
    test()  # 错误：没有 await，协程不会执行

asyncio.run(main())  # 无任何输出
    

python
async def test():
    print("测试协程")

async def main():
    await test()  # 正确：await 触发协程执行

asyncio.run(main())  # 输出：测试协程