Python里协程实现原理 从生成器到async/await的协程发展史

python协程的实现经历了三个阶段：生成器、基于生成器的协程和async/await。最初，生成器通过yield和.send()实现了基本的协程功能，具备暂停、恢复及双向通信能力；随后，@asyncio.coroutine装饰器配合yield from实现了异步任务调度，但仍存在语法不直观、需手动管理事件循环等问题；最终，python 3.5引入async/await语法，async def定义协程函数，await替代yield from，语义更清晰，协程标识更明确，同时event loop也逐步简化并模块化，提升了异步编程效率与性能。

在 Python 中，协程（coroutine）的实现并不是一蹴而就的，而是随着语言的发展逐步演进而来。从最初的生成器（generator）到如今我们熟悉的 async/await 语法，整个过程可以说是 Python 异步编程的一段进化史。

生成器：协程的基础

Python 的协程最早是基于生成器构建的。生成器由 yield 关键字引入，在早期版本中主要用于惰性地生成数据流。

但人们很快发现，yield 不仅可以用来“产出”值，还可以通过 .send() 方法接收外部传入的值，这使得生成器具备了“双向通信”的能力。于是，生成器变成了可以暂停、恢复执行的函数，这就是协程的雏形。

举个简单的例子：

立即学习“Python免费学习笔记（深入）”；

def simple_coroutine():
    x = yield
    print("Received:", x)

coro = simple_coroutine()
next(coro)  # 启动协程
coro.send(42)  # 输出 Received: 42

这个例子展示了协程的基本行为：暂停和恢复，并且能接收外部输入。虽然看起来简单，但正是这种机制为后来的异步编程打下了基础。

基于生成器的协程：手动调度时代

当开发者开始用生成器模拟协程时，出现了像 @asyncio.coroutine 这样的装饰器，它本质上就是把一个生成器标记为协程。

这时候的协程需要手动调度，比如使用 yield from 来嵌套调用其他协程：

@asyncio.coroutine
def sub_coroutine():
    print("Start sub")
    yield from asyncio.sleep(1)
    print("End sub")

@asyncio.coroutine
def main():
    yield from sub_coroutine()

asyncio.get_event_loop().run_until_complete(main())

这种方式虽然可行，但有几个问题：

• 语法不够直观，yield from 容易让人误解为只是生成器嵌套
• 需要手动管理事件循环和调度逻辑
• 协程和普通生成器没有明显区分，容易出错

async/await：现代协程的诞生

为了改进这些问题，Python 3.5 引入了 async/await 语法，标志着现代协程的正式登场。

• async def 定义协程函数
• await 用于等待另一个协程完成，代替了之前的 yield from

上面的例子改写成 async/await 版本如下：

async def sub_coroutine():
    print("Start sub")
    await asyncio.sleep(1)
    print("End sub")

async def main():
    await sub_coroutine()

asyncio.run(main())

这样写的好处很明显：

• 语义清晰，await 明确表示等待一个协程
• 协程函数有明确标识（async def），避免与普通函数混淆
• 更加符合异步编程的思维习惯，也更容易被工具识别和优化

小细节：event loop 的变化也很关键

在 async/await 初期，还需要手动获取和运行 event loop，比如：

loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(main())

但从 Python 3.7 开始，可以直接使用 asyncio.run(main())，内部自动创建并关闭 event loop，简化了使用流程。

另外，event loop 的实现也逐渐模块化，允许第三方库自定义（如 uvloop），这也让 Python 的异步性能有了很大提升空间。

总结一下发展脉络

• 生成器阶段：利用 yield 和 .send() 实现基本的协程功能
• 生成器协程阶段：通过 @asyncio.coroutine 和 yield from 构建异步任务
• async/await 阶段：语法层面支持协程，更清晰、安全、高效

基本上就这些内容了。理解这段历史，不仅能帮助你更好地写出高质量的异步代码，也能让你明白为什么现在推荐用 async/await 而不是老式的生成器方式。

以上就是Python里协程实现原理 从生成器到async/await的协程发展史的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！