Python协程探秘:async/await的魔法

Python协程探秘:async/await的魔法

在Python的并发编程世界中,协程(Coroutines)和async/await关键字正逐渐崭露头角,它们提供了一种高效、轻量级的并发解决方案。本文将深入解释协程的概念,探讨async/await关键字的作用,并通过示例展示如何在Python中使用它们。

一、协程简介

协程,又称为微线程(Microthreads)或用户态线程(Userland Threads),是一种用户态的轻量级线程。与传统的线程和进程相比,协程的最大特点是完全由程序自身来控制执行流程,而非由操作系统内核来调度。这意味着协程的切换开销极小,可以在单线程内实现高并发。

在Python中,协程主要通过async/await关键字来实现。async关键字用于定义一个异步函数,而await关键字则用于在异步函数中等待一个异步操作(如I/O操作)的完成。

二、async/await的作用

1. 异步函数(Async Functions)</
异步编程是一种允许程序在等待某些耗时操作完成的同时继续执行其他任务的编程模型。`async/await`是Python等语言中用于编写异步代码的关键字组合,它简化了异步编程的过程,并使得代码更易读。 ### `async` 关键字 当你在一个函数前加上`async`关键字后,这个函数就会变成一个协程(coroutine)。这意味着该函数可以暂停其执行并在稍后再恢复,而不会阻塞整个程序的运行。 例如: ```python import asyncio async def say_after(delay, what): await asyncio.sleep(delay) print(what) # 这是一个异步函数,它可以暂停并让出控制权给事件循环 ``` ### `await` 关键字 `await`表达式用于挂起当前协程的执行直到某个对象准备好返回结果。需要注意的是只能在由`async`定义的函数内部使用`await`。 上面的例子中我们看到`await asyncio.sleep(delay)`这行代码会让say_after()暂停指定的时间之后再继续往下走。 ### 使用示例 下面是如何结合两者创建并发的任务: ```python async def main(): task1 = asyncio.create_task( say_after(1, 'hello')) task2 = asyncio.create_task( say_after(2, 'world')) # Wait until both tasks are completed (should take around 2 seconds.) await task1 await task2 asyncio.run(main()) ``` 在这个例子中,两个打印语句会在大约两秒钟内依次被执行,但是由于它们是同时启动并且共享同一时间窗口内的等待期,因此总的花费时间接近于最长的那个延迟而不是总和。 这种模式非常适合处理I/O密集型应用如网络请求、文件系统访问等情况,在提高性能方面效果显著。
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