asyncio用法及应用场景实例

asyncio 是 Python 中用于编写异步代码的库，适用于 I/O 密集型任务（如网络请求、文件读写、数据库操作等）。它通过事件循环、协程和 await 关键字实现异步编程。

主要用法

1. 事件循环：管理异步任务的执行。
2. 协程：使用 async def 定义的函数，通过 await 暂停执行，等待异步操作完成。
3. 任务：通过 asyncio.create_task() 创建的协程对象，用于并发执行。
4. Future：表示异步操作的最终结果。
5. 异步上下文管理器：使用 async with 管理异步资源。
6. 异步迭代器：使用 async for 遍历异步生成的数据。

应用场景

1. 网络请求：并发处理多个 HTTP 请求。
2. 文件 I/O：异步读写文件。
3. 数据库操作：异步执行数据库查询。
4. Web 服务器：处理大量并发请求。
5. 实时数据处理：如聊天服务器、实时数据流处理。

实例

1. 并发网络请求

import asyncio
import aiohttp

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

async def main():
    urls = [
        'https://example.com',
        'https://example.org',
        'https://example.net',
    ]
    tasks = [fetch(url) for url in urls]
    results = await asyncio.gather(*tasks)
    for result in results:
        print(result[:100])  # 打印每个响应的前100个字符

asyncio.run(main())

2. 异步文件读写

import asyncio

async def read_file(filename):
    with open(filename, 'r') as f:
        return f.read()

async def write_file(filename, content):
    with open(filename, 'w') as f:
        f.write(content)

async def main():
    content = await read_file('input.txt')
    await write_file('output.txt', content.upper())

asyncio.run(main())

3. 异步数据库操作

import asyncio
import asyncpg

async def fetch_data():
    conn = await asyncpg.connect(user='user', password='password', database='db', host='127.0.0.1')
    result = await conn.fetch('SELECT * FROM my_table')
    await conn.close()
    return result

async def main():
    data = await fetch_data()
    for record in data:
        print(record)

asyncio.run(main())

测试数据

1. 网络请求测试数据

• https://example.com
• https://example.org
• https://example.net

2. 文件读写测试数据

• input.txt 文件内容：

Hello, World!
This is a test file.

• output.txt 文件内容（运行后）：

HELLO, WORLD!
THIS IS A TEST FILE.

3. 数据库操作测试数据

• 表 my_table 结构：

CREATE TABLE my_table (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    name TEXT NOT NULL
);

• 插入测试数据：

INSERT INTO my_table (name) VALUES ('Alice'), ('Bob'), ('Charlie');

总结

asyncio 适用于 I/O 密集型任务，能显著提升并发性能。通过事件循环和协程，开发者可以编写高效的异步代码。