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深入理解Python协程（从零开始掌握异步编程与asyncio实战）

主机测评网
Python
2025-12-07
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在现代软件开发中，Python协程已成为处理高并发、I/O密集型任务的重要工具。本教程将带你从零开始，深入浅出地理解异步编程的核心概念，并通过实际代码示例掌握如何使用 Python 的 asyncio 模块实现高效协程。

深入理解Python协程（从零开始掌握异步编程与asyncio实战） Python协程异步编程 asyncio教程协程实现第1张

什么是协程？

协程（Coroutine）是一种比线程更轻量的并发编程模型。它允许函数在执行过程中“暂停”并“恢复”，而不会阻塞整个程序。这使得单线程也能高效处理多个 I/O 操作，比如网络请求、文件读写等。

与多线程不同，协程由程序员显式控制切换时机，因此避免了线程上下文切换的开销和锁竞争问题。

Python 中的 async/await 语法

自 Python 3.5 起，官方引入了 async 和 await 关键字，使协程编写更加直观。一个使用 async def 定义的函数就是一个协程函数，调用它会返回一个协程对象，但不会立即执行。

    async def say_hello():        print("Hello")        await asyncio.sleep(1)  # 模拟异步等待        print("World")  

注意：必须使用 await 来“等待”另一个协程或可等待对象（如 asyncio.sleep()），否则协程不会真正运行。

使用 asyncio 运行协程

asyncio 是 Python 标准库中用于编写并发代码的模块。要运行协程，我们需要一个事件循环（Event Loop）。

    import asyncio    async def main():        await say_hello()    # Python 3.7+ 推荐方式    asyncio.run(main())  

这段代码会先打印 “Hello”，等待 1 秒后打印 “World”。整个过程是非阻塞的，如果同时运行多个协程，它们可以交错执行。

并发执行多个协程

使用 asyncio.gather() 可以并发运行多个协程，极大提升 I/O 密集型任务的效率。

    import asyncio    import time    async def fetch_data(delay, name):        print(f"开始获取 {name} 的数据...")        await asyncio.sleep(delay)        print(f"{name} 数据获取完成！")        return f"Data from {name}"    async def main():        start = time.time()        results = await asyncio.gather(            fetch_data(2, "API-1"),            fetch_data(1, "API-2"),            fetch_data(3, "API-3")        )        end = time.time()        print(f"总耗时: {end - start:.2f} 秒")        print("结果:", results)    asyncio.run(main())  

输出将显示三个任务几乎同时开始，总耗时接近最长的那个（3秒），而不是 2+1+3=6 秒。这就是异步编程的优势！