python异步协程async调用过程图解

1.背景:

项目中有用到协程,但是对于协程,线程,进程的区别还不是特别了解,所以用图示的方式画了出来,用于理清三者的概念。

2.概念理解:

2.1协程,线程,进程包含关系
  • 一个系统可以有多个进程
  • 一个进程可以有多个线程(多个线程为了提高进程的资源利用率)
  • 一个线程可以有多个协程(多个协程为了提高线程的资源利用率)
2.2 共享资源范围 ,隔离性, 通信方式,适用场景对比

PS:该表从Kimi拷贝

|----|-------------------|-----|-------------------------------|---------------------------------------------------|
| 名称 | 共享资源范围 | 隔离性 | 通信方式 | 适用场景 |
| 进程 | 独立内存空间、文件描述符、系统资源 | 高 | 管道、消息队列、共享内存、套接字 | 适用于需要高隔离性和独立资源的场景,如多用户环境或需要保护数据安全的场景。 |
| 线程 | 进程内存空间、文件描述符、系统资源 | 低 | 共享内存、互斥锁、条件变量 | 适用于需要共享内存和高效通信的场景,如多任务处理或计算密集型任务。 |
| 协程 | 线程内存空间、文件描述符、系统资源 | 非常低 | 异步机制(awaitasyncio.Queue) | 适用于 I/O 密集型任务,如网络请求、文件读写等,可以高效地利用单线程资源,避免线程切换的开销。 |

3,协程执行过程示意图

3.1 执行代码
复制代码
#异步调用
import asyncio

async def model_gen(task,time):
    # 模拟异步过程
    print('进入' + task)
    await asyncio.sleep(time)  # 假设模型生成需要5秒
    print('处理继续'+ task)
    await asyncio.sleep(time)  # 假设模型生成需要5秒
    print('完成' + task)
    return task+'完成'

async def main(name):
    # 异步调用
    print(name)
    #同步函数:asyncio.create_task() 是一个同步函数,它会立即返回一个 Task 对象。
    #返回的Task对象会被事件循环调度执行,asyncio.create_task() 本身不会等待任务完成。
    #asyncio.create_task() 提供了一种简单的方式来将协程包装成任务并提交到事件循环中,而不会阻塞调用它的线程。
    task1 = asyncio.create_task(model_gen('task1',4))
    print('create task1')
    task2 = asyncio.create_task(model_gen('task2',2))
    print('create task2')
    # 等待两个任务完成,并获取结果
    # await 是一个异步操作,当在协程中遇到 await 表达式时,当前协程会暂停执行,并将控制权交还给事件循环。
    result2 = await task2  # 协程挂载,task2执行完毕之后,才继续执行后续作业
    print('hello')
    result1 = await task1  # task1执行完毕之后,才能继续执行后续代码
    # 打印结果
    print("所有任务完成!")
    print(result1)
    print(result2)

#asyncio.run是同步函数,会阻塞当前线程,所以main('main1')全部执行完毕之后,才能执行main2的代码
asyncio.run(main('main1'))
asyncio.run(main('main2'))
3.2 执行结果

main1

create task1

create task2

进入task1

进入task2

处理继续task2

处理继续task1

完成task2

hello

完成task1

所有任务完成!

task1完成

task2完成

main2

create task1

create task2

进入task1

进入task2

处理继续task2

处理继续task1

完成task2

hello

完成task1

所有任务完成!

task1完成

task2完成

3.3 执行图解及理解

图解如下:左边三列是协程,第四列是线程的占用情况,最右边是执行结果输出。

个人理解:(如果有问题,欢迎指正,目前循环事件如何确定执行哪个协程的这一块还没有研究)

1)每个协程启动之后,一直执行,直到挂起(比如await) ,可以是挂起多长时间,也可以是等待某个操作完成。挂起结束之后,协程变为可调用的状态,供事件循环调用
2)事件循环从可调用的协程中,将其放到协程进行执行,直到该协程挂起,再取下一个 可调用协程执行。
3)每次协程被调用之后,会一直执行直到下一次挂起(比如await),所以如果协程中有一个非常耗时的同步操作,就有可能导致包含该操作的协程一直占用线程,导致其他协程一直等待。所以写异步程序时候,需要确认是否有非常耗时的同步操作。

相关推荐
铁蛋AI编程实战1 天前
AI调用人类服务入门与Python实现(30分钟搭建“AI+真人”协作系统)
开发语言·人工智能·python
zhougl9961 天前
Java 常见异常梳理
java·开发语言·python
sensen_kiss1 天前
Jupter Notebook 使用教程
大数据·人工智能·python·学习·数据分析
独自破碎E1 天前
已经 Push 到远程的提交,如何修改 Commit 信息?
开发语言·github
多恩Stone1 天前
【3D-AICG 系列-1】Trellis v1 和 Trellis v2 的区别和改进
人工智能·pytorch·python·算法·3d·aigc
数智工坊1 天前
【数据结构-栈、队列、数组】3.3栈在括号匹配-表达式求值上
java·开发语言·数据结构
lsx2024061 天前
Bootstrap 插件概览
开发语言
毕设源码-钟学长1 天前
【开题答辩全过程】以 基于PHP的动漫社区的设计与实现为例,包含答辩的问题和答案
开发语言·php
狂奔蜗牛飙车1 天前
Python学习之路-Python3 迭代器与生成器学习详解
开发语言·python·学习·#python学习笔记·python迭代器生成器
xqqxqxxq1 天前
洛谷算法1-3 暴力枚举(NOIP经典真题解析)java(持续更新)
java·开发语言·算法