Python里async await语法 异步编程async/await在Python中的实现原理

async/await本质上通过协程和事件循环实现异步编程，提升i/o密集型任务效率。1. async def定义协程函数，调用时返回协程对象而非立即执行；2. await用于等待另一个可等待对象（如协程、任务）完成，在此期间当前协程挂起，控制权交还事件循环；3. 事件循环负责调度所有协程与任务，通过asyncio.run启动程序并管理其生命周期；4. 并发运行多个协程可通过asyncio.gather()或create_task()将协程包装为任务并发执行；5. 底层基于生成器与状态机机制维护协程执行状态；6. 使用时需注意：不能混用同步异步代码，避免阻塞操作（如time.sleep），依赖支持异步的第三方库。

在Python中使用async/await语法进行异步编程，其实本质上是通过协程（coroutine）机制来实现的。它并不是真正意义上的“并发”执行多个任务，而是通过事件循环（event loop）调度协程，在合适的时机切换执行流，从而达到高效处理I/O密集型任务的目的。

async/await 是怎么工作的？

当你在函数前加上 async def，Python就会把这个函数变成一个协程函数。调用这个函数并不会立即执行它，而是返回一个协程对象（coroutine object）。要真正运行这个协程，你需要把它交给事件循环去调度执行。

而 await 的作用就是在这个协程内部等待另一个协程的结果。当遇到 await 时，当前协程会暂停执行，并把控制权交还给事件循环，让其他协程有机会运行。

举个简单的例子：

立即学习“Python免费学习笔记（深入）”；

async def say_hello():
    print("Hello")
    await asyncio.sleep(1)
    print("World")

asyncio.run(say_hello())

这段代码中，say_hello() 是一个协程函数。当它执行到 await asyncio.sleep(1) 时，当前协程会被挂起，事件循环可以去做别的事情（比如运行其他协程），等1秒后时间到了再回来继续执行。

事件循环：异步程序的核心

所有基于 async/await 的异步操作都依赖于一个核心组件——事件循环（Event Loop）。你可以把它理解为一个调度器，负责管理所有的协程、任务和回调。

Python中的标准库 asyncio 提供了事件循环的实现。从 Python 3.7 开始，推荐使用 asyncio.run() 来启动一个异步程序，它会自动创建并关闭事件循环。

如果你需要同时运行多个协程，可以用 asyncio.gather() 或者 asyncio.create_task() 把它们包装成任务（Task），然后一起交给事件循环：

• 使用 asyncio.gather()：

  async def main():
      await asyncio.gather(say_hello(), say_hello())
  
  asyncio.run(main())

  登录后复制

• 使用 create_task()：

  async def main():
      task1 = asyncio.create_task(say_hello())
      task2 = asyncio.create_task(say_hello())
      await task1
      await task2
  
  asyncio.run(main())

  登录后复制

这两个方法都能让你的协程并发运行（注意不是并行），适合用来处理网络请求、文件读写这类耗时但不占用CPU的操作。

底层原理：生成器与状态机的结合

虽然我们看到的是简洁的 async/await 语法，但其实在底层，Python是用生成器（generator）和状态机的方式来实现协程的。

• async def 函数最终会被编译成一个返回协程对象的函数。
• 协程对象内部维护了自己的执行状态，每次被调度时都会从上次暂停的地方继续执行。
• 每次遇到 await，Python都会检查后面的对象是否是一个“可等待对象”（awaitable），比如另一个协程、任务或者Future。
• 如果是，当前协程就挂起自己，把控制权交给事件循环，直到被再次唤醒。

这背后其实是基于一种叫 Promise/Future 的模型，配合事件循环实现了非阻塞的协作式多任务。

实际使用中要注意的问题

1. 不能随便混用同步和异步代码
   如果你在普通函数里直接调用协程函数，它不会执行，只会返回一个协程对象。一定要通过事件循环或 await 去驱动它运行。

2. 阻塞操作会影响性能
   异步的优势在于利用空闲时间做其他事。如果你在协程中用了像 time.sleep() 这样的阻塞操作，整个事件循环都会被卡住。应该用 await asyncio.sleep() 替代。

3. 第三方库支持很重要
   要想充分发挥异步能力，你使用的库也要支持异步方式，比如 aiohttp 替代 requests，asyncpg 替代 psycopg2 等。

基本上就这些。掌握好这些概念之后，你会发现 async/await 并不神秘，只是换了一种方式去组织你的逻辑，让程序更高效地处理那些等待外部资源的任务。

以上就是Python里async await语法 异步编程async/await在Python中的实现原理的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！