终面危机：用`asyncio`突破`threading`性能瓶颈的5分钟挑战

面试场景：终面危机

开场

面试官：小兰，时间还剩5分钟。这是一个终极挑战。我们来聊聊 Python 的并发编程。你知道在高并发场景下，threading 和 asyncio 的区别吗？假设你面临一个性能瓶颈，需要处理大量网络请求，如何用 asyncio 解决传统 threading 带来的资源消耗问题？

小兰：啊，这个……让我想想。我记得 asyncio 是个神奇的魔法棒，可以让我们用更少的线程完成更多的事情。不过，我上次用 threading 写了一个爬虫，感觉线程池开多了，电脑像在跑马场一样，各种线程乱跑，CPU 都快炸了。asyncio 应该能解决这个问题，因为它不用那么多线程，对吧？

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面试官提问：asyncio 和 threading 的区别

面试官：非常好，你说 asyncio 不用那么多线程。那你能具体解释一下 asyncio 的事件循环机制吗？以及它和 threading 的主要区别是什么？

小兰：嗯……简单来说，threading 就像一群小蜜蜂，每个线程都在独立地飞来飞去，干自己的活儿。但问题是，线程太多的话，大家会互相干扰，而且创建线程的开销也挺大的。而 asyncio 就像一个超级聪明的大管家，它只有一个主线程，但能同时管理很多任务。这个主线程就像一个音乐会的指挥家，知道什么时候让哪个任务开始，什么时候暂停，什么时候继续，不会让任务们互相打架。

正确解析：

• threading：基于多线程模型，每个线程都有自己的栈和资源，开销较高。线程切换由操作系统调度，适合 CPU 密集型任务。
• asyncio：基于事件循环机制，使用单线程管理多个任务（协程）。任务之间通过 await 机制协作，适合 I/O 密集型任务。事件循环负责调度协程的执行，避免了线程切换的开销。

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面试官提问：代码示例

面试官：听起来很棒！那你能不能用代码展示一下如何用 asyncio 来实现一个简单的高并发任务，比如并发下载多个网页？

小兰：当然可以！我上次用 asyncio 写了一个下载猫猫图片的程序，特别快！不过，我用 threading 的时候，程序跑着跑着就崩溃了，因为线程太多，内存都爆了。asyncio 可以避免这个问题，因为它用的是协程，协程比线程轻量多了。

import asyncio
import aiohttp

async def download_url(url):
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        async with session.get(url) as response:
            return await response.text()

async def fetch_all(urls):
    tasks = []
    for url in urls:
        task = asyncio.create_task(download_url(url))
        tasks.append(task)
    results = await asyncio.gather(*tasks)
    return results

async def main():
    urls = [
        "https://example.com",
        "https://www.python.org",
        "https://www.asyncio.org"
    ]
    results = await fetch_all(urls)
    for i, result in enumerate(results):
        print(f"Page {i+1}: {len(result)} bytes")

# 运行事件循环
asyncio.run(main())

面试官：（皱眉）这个代码看起来不错，但你能不能解释一下 asyncio.create_task 和 asyncio.gather 的作用？

小兰：好的！asyncio.create_task 就像给每个任务发了一个号码牌，告诉事件循环：“嘿，我有个任务，你帮我安排一下。”而 asyncio.gather 则是事件循环的调度员，它负责把所有任务的号码牌收集起来，然后按照顺序依次执行，就像排队买票一样，谁先到谁先买。

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面试官总结

面试官：（叹了口气）小兰，你的比喻很生动，但技术细节还需要再加强。asyncio 的事件循环是基于协程和 I/O 复用的，它通过 await 暂停任务，让事件循环可以调度其他任务，从而避免了线程切换的开销。不过，你的代码示例是正确的，说明你对 asyncio 的基本用法有一定的了解。

小兰：啊？这就结束了？我还以为您会问我如何用 asyncio 做个实时聊天室呢！那我……我先去把“音乐会指挥家”的代码优化一下？

（面试官扶额，结束面试）