浅谈Python协程asyncio

什么是协程

协程是一种用户态的轻量级线程，它比线程更加的轻量级，占用系统资源更少，利用协程可以写出异步非阻塞的代码。Python中的协程是通过生成器实现的。

什么是asyncio

Python标准库中提供了asyncio模块用于支持异步io操作，asyncio实现了事件循环(Event Loop)，协程和任务(Task)三个抽象概念。事件循环是异步IO的核心，协程是任务的执行单元，任务则是使用协程定义的，由事件循环调度执行。

asyncio采用了单线程的方式进行开发，保证了在同一时刻只有一个协程在执行，这也避免了并发访问共享数据时的线程安全问题。

以下是一个简单的协程示例，通过async和await关键字可以实现异步非阻塞调用：

import asyncio

async def task():
    print("Task running...")
    await asyncio.sleep(1)
    print("Task done!")

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

asyncio.run(main())

在上面的示例中，task()函数是一个协程函数，使用async关键字定义。异步操作可以通过使用await关键字来实现，await asyncio.sleep(1)表示让当前的任务等待1秒。在main()函数中，使用asyncio.create_task()来创建两个协程任务，然后通过await等待任务执行结束。

asyncio中的常用工具

asyncio.gather()

asyncio.gather()方法可以同时运行多个协程任务，并且在所有任务结束后进行汇总。下面是一个使用asyncio.gather()的示例：

import asyncio

async def task1():
    print("Task1 running...")
    await asyncio.sleep(1)
    print("Task1 done!")
    return "Task1 result"

async def task2():
    print("Task2 running...")
    await asyncio.sleep(2)
    print("Task2 done!")
    return "Task2 result"

async def main():
    results = await asyncio.gather(task1(), task2())
    print(results)

asyncio.run(main())

在上面的示例中，task1()和task2()是两个协程任务。asyncio.gather(task1(), task2())会同时运行这两个任务，等待它们执行完成之后进行汇总，输出的结果为：

Task1 running...
Task2 running...
Task1 done!
Task2 done!
['Task1 result', 'Task2 result']

asyncio.wait()

asyncio.wait()方法可以在多个协程任务运行时，等待其中一个任务完成后再继续运行其他任务。下面是一个使用asyncio.wait()的示例：

import asyncio

async def task1():
    print("Task1 running...")
    await asyncio.sleep(1)
    print("Task1 done!")
    return "Task1 result"

async def task2():
    print("Task2 running...")
    await asyncio.sleep(2)
    print("Task2 done!")
    return "Task2 result"

async def main():
    tasks = [task1(), task2()]
    done, pending = await asyncio.wait(tasks, return_when=asyncio.FIRST_COMPLETED)
    print(done.pop().result())
    print(pending)

asyncio.run(main())

在上面的示例中，task1()和task2()是两个协程任务。使用tasks = [task1(), task2()]定义任务列表，然后使用asyncio.wait()方法异步运行所有任务，return_when=asyncio.FIRST_COMPLETED表示在任意一个任务完成时就返回，这里是等待第一个任务完成。done是已完成的任务列表，pending是未完成的任务列表。输出的结果为：

Task1 running...
Task2 running...
Task1 done!
Task1 result
{<Task pending coro=<task2() running at test.py:10>>}

总结

Python的asyncio提供了一种非阻塞异步编程方式，能够提高程序的并发性和性能表现。通过使用协程，可以让代码更具可读性和维护性。同时，asyncio提供了一些常用工具函数，如asyncio.gather()和asyncio.wait()，可以在协程任务中灵活运用。