Python 异步编程 asyncio

1、asyncio是什么

async io（异步输入输出）是一种编程模式，它允许程序在等待I/O操作（如文件读写、网络请求等）完成时继续执行其他任务。通过这种方式，可以更有效地利用CPU资源和提高程序的响应速度，尤其是在处理大量并发连接或长时间运行的任务时。

asyncio 是 Python 的一个库，用于编写并发代码，使用协程、任务和 Futures 来处理 I/O 密集型和高延迟操作

正常的发送请求，发送请求后会等待连接建立和服务器响应，这段时间内cpu是空闲的，也无法切换到其他任务

asyncio允许当执行的任务遇到IO密集型任务时（如发送请求），cpu空闲，将cpu切换到其他任务上，做其他任务，等请求建立后，可以重新切换回来，继续进行操作

IO密集型任务

IO 密集型任务是指那些大部分时间都花费在输入/输出（I/O）操作上的任务。这些任务的特点是，CPU 的计算量相对较小，而等待 I/O 操作完成的时间较长。常见的 IO 密集型任务包括文件读写、网络请求、数据库查询等。

例如连接网络，发起连接时需要cpu参与，等待连接过程是不需要cpu参与，这段时间，cpu可以空闲下来，进行其他操作，等待到连接建立成功后需要传输数据了cpu再进行操作

特征

2、怎么用

1、基本用法

import asyncio

# 定义一个异步函数
async def my_coroutine():
    print("开始任务")
    # 模拟一个耗时操作
    await asyncio.sleep(1)  # 等待1秒
    print("任务完成")

# 创建事件循环
loop = asyncio.get_event_loop()

# 运行异步函数直到完成
loop.run_until_complete(my_coroutine())

# 关闭事件循环
loop.close()

定义了一个名为my_coroutine的协程（coroutine），它会打印一条开始任务，然后暂停执行一段时间（模拟I/O操作），最后再打印任务完成。await关键字用于暂停协程的执行，直到等待的操作完成。asyncio.sleep是专门用来模拟异步等待的函数，在实际应用中，你可能会替换为真正的异步I/O操作，比如网络请求或文件操作。

如果你想要同时运行多个异步任务，你可以使用asyncio.gather或者asyncio.wait等函数来管理这些任务。

实际上这样显示不出协程的用途

但是如果有多个任务就可以了

import asyncio

# 定义一个异步函数
async def my_coroutine1():
    print("开始任务1")
    # 模拟一个耗时操作
    await asyncio.sleep(1)  # 等待1秒
    print("任务完成1")


async def my_coroutine2():
    print("开始任务2")
    # 模拟一个耗时操作
    await asyncio.sleep(1)  # 等待1秒
    print("任务完成2")

async def main():
    results =  await asyncio.gather(my_coroutine1(), my_coroutine2())
    print(results)
if __name__ == '__main__':


    asyncio.run(main())

2、关键字

async

async def function_name(parameters):
    # 协程体

使用场景：

当你需要定义一个可能会进行长时间等待的函数（如网络请求、文件读写等），你可以使用async来标记该函数，表明它是一个异步操作，并且可以通过await来暂停它的执行直到某些条件满足。

await

await expression

import asyncio

async def task1():
    print("Task 1 started")
    await asyncio.sleep(1)
    print("Task 1 completed")

async def task2():
    print("Task 2 started")
    await asyncio.sleep(2)
    print("Task 2 completed")

async def main():
    # 创建任务但不等待它们
    task_1 = asyncio.create_task(task1())
    task_2 = asyncio.create_task(task2())

    # 执行其他代码...
    
    # 等待任务完成
    await task_1
    await task_2

# 运行主函数
asyncio.run(main())

import asyncio

async def task1():
    print("Task 1 started")
    await asyncio.sleep(1)
    print("Task 1 completed")
    return "Result from Task 1"

async def task2():
    print("Task 2 started")
    await asyncio.sleep(2)
    print("Task 2 completed")
    return "Result from Task 2"

async def main():
    # 使用 gather 同时运行多个任务
    results = await asyncio.gather(task1(), task2())
    print(results)

# 运行主函数
asyncio.run(main())

asyncio.wait() 可以用来等待一组协程中的任意数量完成。你可以指定不同的等待条件，如全部完成、任何一个完成等。

import asyncio

async def task1():
    print("Task 1 started")
    await asyncio.sleep(1)
    print("Task 1 completed")

async def task2():
    print("Task 2 started")
    await asyncio.sleep(2)
    print("Task 2 completed")

async def main():
    # 创建任务列表
    tasks = [task1(), task2()]

    # 等待所有任务完成
    done, pending = await asyncio.wait(tasks, return_when=asyncio.ALL_COMPLETED)
    for future in done:
        print(future.result())

# 运行主函数
asyncio.run(main())

如果你想按完成顺序处理结果，而不是按照任务创建的顺序，可以使用 asyncio.as_completed()。它返回一个迭代器，在每个协程完成后产生它的Future对象。

import asyncio

async def task1():
    print("Task 1 started")
    await asyncio.sleep(1)
    print("Task 1 completed")
    return "Result from Task 1"

async def task2():
    print("Task 2 started")
    await asyncio.sleep(2)
    print("Task 2 completed")
    return "Result from Task 2"

async def main():
    # 创建任务列表
    tasks = [task1(), task2()]

    # 按完成顺序处理结果
    for future in asyncio.as_completed(tasks):
        result = await future
        print(result)

# 运行主函数
asyncio.run(main())

作者：夜阑卧听风吹雨，铁马冰河入梦来