终面倒计时10分钟：候选人用`asyncio`解决`for`循环堵塞问题

场景设定

在一场紧张的终面中，面试官突然抛出了一个技术难题，考察候选人对asyncio的理解和实际问题解决能力。候选人小明在最后10分钟内迅速反应，展现出对asyncio的深入理解和灵活运用，赢得了面试官的高度认可。

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终面现场

面试官：（面带微笑，但语气严肃）小明，现在时间还剩10分钟，我有一个问题想考考你。假设你有一个阻塞的for循环，它会依次调用一些阻塞的IO操作，比如网络请求或数据库查询。这种情况下，你的程序会被阻塞，无法处理其他任务。现在，我想让你优化这个for循环，使其不再占用事件循环，提升程序的响应速度。你会怎么做？

小明：（迅速思考，一脸自信）好的，这是一个典型的异步编程场景！我们可以利用asyncio的协程特性，将阻塞的IO操作改为异步操作。具体来说，我们可以使用asyncio.create_task来并发执行这些操作，或者使用asyncio.gather来等待所有任务完成。这样，程序就不会被阻塞，事件循环可以继续处理其他任务。

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问题分析

面试官的问题可以抽象为以下几点：

1. 阻塞for循环：循环中调用的IO操作是阻塞的，导致程序无法继续执行其他任务。
2. 目标：通过asyncio的异步特性，将阻塞的IO操作改为异步操作，避免阻塞事件循环。

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解决方案设计

小明迅速在白板上写下代码示例，解释他的思路：

原始阻塞代码

import requests

def fetch_data(urls):
    results = []
    for url in urls:
        response = requests.get(url)  # 阻塞IO操作
        results.append(response.text)
    return results

urls = ["http://example.com", "http://test.com"]
print(fetch_data(urls))

这段代码中，requests.get是一个阻塞的网络请求，每次请求都会阻塞整个程序，直到响应返回。

优化后的异步代码

小明使用asyncio将阻塞的for循环改为异步操作：

import asyncio
import aiohttp

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

async def main(urls):
    tasks = [fetch_data(url) for url in urls]  # 创建异步任务
    results = await asyncio.gather(*tasks)  # 并发执行任务
    return results

urls = ["http://example.com", "http://test.com"]
asyncio.run(main(urls))

代码解析

1. fetch_data协程：

   • 使用aiohttp库替代requests，实现异步HTTP请求。
   • async with session.get(url)确保每次请求不会阻塞事件循环。

2. main协程：

   • 使用列表推导式[fetch_data(url) for url in urls]创建一组异步任务。
   • 调用asyncio.gather(*tasks)并发执行所有任务，等待它们全部完成。

3. asyncio.run：

   • 运行异步程序的入口点，启动事件循环并执行main协程。

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关键点

1. asyncio.create_task vs. asyncio.gather：

   • create_task用于单独创建一个任务并立即启动。
   • gather用于并发执行多个任务，并等待它们全部完成。

2. 避免阻塞：

   • 将阻塞的requests.get替换为异步的aiohttp请求。
   • 使用asyncio的协程机制，将阻塞操作改为非阻塞。

3. 事件循环：

   • 通过异步操作，事件循环可以继续处理其他任务，提升程序的响应速度。

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面试官反应

面试官：（点头赞许）非常好！你不仅理解了asyncio的基本原理，还能灵活运用gather和create_task来优化阻塞代码。这确实是一个优雅的解决方案。看来你对异步编程有很深的认识。

小明：（微笑）谢谢面试官！我认为异步编程的核心是将阻塞操作改为非阻塞，同时合理使用asyncio的工具库，比如aiohttp，可以极大地提升程序的性能和响应能力。

面试官：确实如此。你对asyncio的理解非常到位，而且能够在实际场景中灵活应用。看来你已经准备好迎接更大的挑战了！

小明：感谢您的认可！我会继续努力，争取为公司创造更多的价值。

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面试结束

面试官对小明的表现非常满意，认为他不仅技术扎实，还具备快速解决问题的能力。最终，小明凭借这次精彩的发挥，成功通过终面，赢得了面试官的一致好评。

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总结

在这场终面的最后10分钟，小明通过巧妙运用asyncio的协程特性，成功优化了阻塞for循环，展现了他对异步编程的深刻理解和灵活运用能力。面试官对他的表现给予了高度评价，最终为这场面试画上了完美的句号。