10分钟入门Python 异步编程

在 Python 中，async 关键字用于定义异步函数。这类函数允许任务在后台运行，而不会阻塞其他代码的执行。它通常用于处理网络请求、数据库操作或文件 I/O 等场景------在这些场景中，如果采用同步方式等待某个任务完成，整个程序就会被拖慢。

需要注意的是，async 函数本身并不会自动以异步方式运行；它必须配合 await 才能真正实现"暂停"和"恢复"的效果。换句话说，async 定义了函数的"异步能力"，而 await 则是触发这种能力的关键。

要使用 async，我们首先需要导入 asyncio 标准库。若想深入了解，可参考官方文档中关于 Python asyncio 的介绍。

下面来看一个简单示例：

python 复制代码

import asyncio

async def func():
    print("Hello!")
    await asyncio.sleep(2)  # 暂停 2 秒，但不会阻塞整个程序
    print("Geeks for Geeks")

asyncio.run(func())

输出结果：

复制代码

Hello!
（等待 2 秒）
Geeks for Geeks

说明：

在 def 前加上 async，就将 func 定义为一个异步函数。
await asyncio.sleep(2) 会让当前协程暂停 2 秒，但事件循环仍可处理其他任务（虽然本例中没有其他任务）。

基本语法

python 复制代码

async def function_name():
    await some_async_function()

async def：定义一个异步函数（也称为"协程函数"）。
await：暂停当前协程的执行，直到被等待的异步操作完成。

使用场景与示例

1. 同时运行多个任务

借助 async，我们可以让多个任务并发执行，而无需等一个任务完成后再启动下一个。

python 复制代码

import asyncio

async def task1():
    print("Task 1 started")
    await asyncio.sleep(3)
    print("Task 1 finished")

async def task2():
    print("Task 2 started")
    await asyncio.sleep(1)
    print("Task 2 finished")

async def main():
    await asyncio.gather(task1(), task2())  # 并发运行两个任务

asyncio.run(main())

输出结果：

复制代码

Task 1 started
Task 2 started
Task 2 finished
Task 1 finished

说明：

虽然 task1() 和 task2() 是按顺序调用的，但由于它们都是异步函数，并且通过 asyncio.gather() 并发调度，因此它们实际上是"同时"开始执行的。
task2() 只需等待 1 秒，所以先完成；task1() 需要 3 秒，后完成。

2. 异步处理 HTTP 请求

在实际开发中，异步常用于发起多个 HTTP 请求。如果使用同步方式，每个请求都会阻塞程序直到完成；而使用异步，则可以同时发送多个请求，显著提升效率。

⚠️ 注意：你需要先安装 aiohttp 库。若未安装，请在终端运行：

pip 复制代码

pip install aiohttp

python 复制代码

import aiohttp
import asyncio

async def fetch_data():
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        async with session.get("https://example.com/") as response:
            data = await response.text()
            print(data[:100])  # 打印前 100 个字符

asyncio.run(fetch_data())

输出结果（示例）：

复制代码

<!doctype html>
<html>
<head>
    <title>Example Domain</title>
    <meta charset="utf-8" />
    <m

说明：

aiohttp 是一个支持异步 HTTP 客户端/服务端的第三方库。
ClientSession() 创建一个可复用的 HTTP 会话。
session.get() 是一个异步方法，必须用 await 等待其完成。
response.text() 也是一个异步方法，同样需要 await。

3. 异步文件 I/O

Python 默认的文件操作是同步的，会阻塞程序执行。虽然标准库对原生异步文件 I/O 支持有限，但我们可以通过第三方库 aiofiles 实现真正的异步读写。

⚠️ 注意：需先安装 aiofiles：

pip 复制代码

pip install aiofiles

python 复制代码

import asyncio
import aiofiles

async def write_file():
    async with aiofiles.open(r"paste_your_file_path_here\file.txt", "w") as f:
        await f.write("Hello from Geeks for Geeks!")

async def read_file():
    async with aiofiles.open(r"paste_your_file_path_here\file.txt", "r") as f:
        content = await f.read()
        print(content)

# 先写入，再读取
asyncio.run(write_file())
asyncio.run(read_file())

输出结果：

复制代码

Hello from Geeks for Geeks!

说明：

aiofiles.open() 是 aiofiles 提供的异步文件打开方法，用法类似内置的 open()，但支持 await。
写入时，如果指定路径下的文件不存在，会自动创建。
读取时，如果文件不存在，则会抛出 FileNotFoundError。
原文中函数名写为 write() 和 read()，但解释部分却称其为 write_file() 和 read_file()，存在不一致。此处统一修正为更具描述性的名称。
原文重复导入了两次 asyncio，已删除冗余导入。
重要提示：虽然 aiofiles 在内部通常使用线程池来模拟异步文件 I/O（因为操作系统层面的异步文件 I/O 支持有限），但它仍能避免阻塞事件循环，适合在异步应用中使用。

总结

async/await 是 Python 实现并发（非并行）的核心机制，特别适合 I/O 密集型任务。
异步函数必须通过 await 调用其他异步操作才能发挥价值。
使用 asyncio.run() 是运行顶层异步函数的标准方式（自 Python 3.7 起）。
对于网络请求，推荐使用 aiohttp；对于文件操作，可使用 aiofiles。
异步 ≠ 多线程，它是在单线程内通过事件循环实现任务切换，资源开销更小。