Python学习(12) ----- Python的异步操作

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🧠 1. 先理解：什么是“同步”和“异步”

举个生活中的例子👇

同步（synchronous）

你去煮泡面：

1. 烧水 → 等水开
2. 放面 → 等面煮熟
3. 吃面

每一步都要“等前一步完成”才能继续。
所以整个过程花的时间 = 烧水时间 + 煮面时间。

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异步（asynchronous）

你更聪明一点 😎：

1. 开水壶烧水 🔥
2. 在水还没开的时候，顺便切点菜、看个视频 🎬
3. 水开时“提醒你”，再去放面

异步的意思就是：不用一直等一个任务做完，能在等待的同时去干别的事。

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⚙️ 2. 在程序里这是什么意思？

在代码里，“异步”通常用来等待一些耗时的操作，比如：

• 网络请求（下载网页、发 HTTP 请求）
• 文件读写
• 数据库查询

这些操作不是 CPU 运算慢，而是IO（输入输出）慢。
Python 的异步操作就是在这些“等待IO”的时候，让程序能先去做别的事。

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🐍 3. Python异步的语法：async + await

最核心的两个关键词：

• async：声明一个异步函数
• await：在里面等待一个异步操作完成

import asyncio

async def cook_noodles():
    print("开始烧水...")
    await asyncio.sleep(3)  # 模拟耗时3秒
    print("水开了，放面！")
    await asyncio.sleep(2)
    print("面煮好了！")

async def main():
    await cook_noodles()

asyncio.run(main())

输出：

开始烧水...
(3秒后)
水开了，放面！
(2秒后)
面煮好了！

这和同步差不多，只是语法变了——还没有体现异步的优势。

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⚡ 4. 真正的异步：多个任务同时进行

import asyncio

async def cook_noodles():
    print("烧水中...")
    await asyncio.sleep(3)
    print("面好了！")

async def watch_video():
    print("看视频中...")
    await asyncio.sleep(2)
    print("视频看完！")

async def main():
    await asyncio.gather(
        cook_noodles(),
        watch_video()
    )

asyncio.run(main())

输出（几乎同时开始）：

烧水中...
看视频中...
(2秒后)
视频看完！
(3秒后)
面好了！

💡 你会发现：

• “烧水”没耽误“看视频”
• 整个程序总耗时只有 3 秒，而不是 5 秒

这就是异步的威力。

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📦 5. 小结

概念	同步	异步
执行方式	一步接一步	可以并发执行
典型用途	普通逻辑、CPU密集	网络请求、IO操作
Python关键字	无	async / await
核心库	—	asyncio

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✅ 一句话总结

Python 的异步操作让程序在“等待”的时候也能去干别的事，从而更高效地利用时间。

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🧩 1. 定义异步函数：async def

普通函数这样写：

def say_hello():
    print("Hello")

异步函数这样写：

async def say_hello():
    print("Hello")

区别：

• 加了 async 的函数不会立刻执行，而是返回一个 协程对象（coroutine）。
• 要执行它，必须 await 它，或者交给事件循环去跑。

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🧠 2. 如何运行异步函数

✅ 方式 1：asyncio.run()

这是最常用也最简单的写法。

import asyncio

async def say_hello():
    print("Hello, Async!")

async def main():
    await say_hello()

asyncio.run(main())

解释：

• asyncio.run(main()) 会启动一个事件循环
• 在里面运行 main() 协程
• main() 里面再 await 其他异步函数

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⚙️ 3. await 的作用

在异步函数内部，你可以用 await 来“等待”另一个异步操作的完成。

import asyncio

async def slow_task():
    print("Start task")
    await asyncio.sleep(2)  # 模拟耗时操作
    print("Task done")

async def main():
    print("Before await")
    await slow_task()
    print("After await")

asyncio.run(main())

输出：

Before await
Start task
(2秒后)
Task done
After await

这里的 await asyncio.sleep(2) 就相当于在等待一个耗时操作。
但等待时 Python 可以去执行别的异步任务（这就是“并发”的关键）。

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⚡ 4. 同时运行多个异步任务：asyncio.gather

import asyncio

async def download(name, delay):
    print(f"{name} start")
    await asyncio.sleep(delay)
    print(f"{name} done")

async def main():
    await asyncio.gather(
        download("A", 3),
        download("B", 2),
        download("C", 1)
    )

asyncio.run(main())

输出（顺序体现了异步执行）：

A start
B start
C start
C done
B done
A done

✅ 三个任务几乎同时开始
✅ 整体执行时间 ≈ 最慢的任务（3秒）
而不是 3+2+1 = 6 秒。

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🚀 5. 如果要循环创建多个异步任务？

可以用 create_task()：

import asyncio

async def worker(id):
    print(f"Worker {id} start")
    await asyncio.sleep(2)
    print(f"Worker {id} done")

async def main():
    tasks = []
    for i in range(5):
        task = asyncio.create_task(worker(i))
        tasks.append(task)
    await asyncio.gather(*tasks)

asyncio.run(main())

输出：

Worker 0 start
Worker 1 start
Worker 2 start
Worker 3 start
Worker 4 start
(2秒后)
Worker 0 done
Worker 1 done
Worker 2 done
Worker 3 done
Worker 4 done

👉 所有任务同时执行，非常高效。

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📦 6. 异步函数常用于哪些场景？

场景	示例库	说明
网络请求	aiohttp	异步版的 requests
文件IO	aiofiles	异步读写文件
数据库操作	asyncpg, databases	异步访问 PostgreSQL 等
Web框架	FastAPI, aiohttp.web	异步 Web 服务

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✅ 7. 小结

关键点	说明
async def	定义异步函数
await	等待一个异步操作完成
asyncio.run()	启动事件循环并运行主协程
asyncio.gather()	并发执行多个协程
asyncio.create_task()	创建并启动协程任务

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