Python中的并发处理之asyncio包使用的详解

什么是asyncio

asyncio是Python3.4版本引入的一种标准库，用于支持异步IO编程。asyncio实现了TCP、UDP、SSL等协议，可以方便地实现异步I/O操作，适用于高并发IO密集型应用程序。

asyncio使用协程技术实现异步编程，相比于多线程、线程池等方式，它具有协程的优点，可以避免多线程线程切换导致的性能损失以及线程之间的竞争关系。

asyncio包的使用

事件循环

asyncio的核心是事件循环（Event Loop），事件循环会不断去监听事件，并执行相应的协程。可以使用asyncio.get_event_loop()方法获取事件循环对象，通过调用run_until_complete()方法运行协程。

import asyncio

async def main():
    print("hello")
    await asyncio.sleep(1)
    print("world")

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

协程

在asyncio中，使用async关键字定义协程，协程可以由事件循环并发执行。协程中可以使用await关键字等待另外一个协程执行完毕。

import asyncio

async def coro1():
    print("coro1 start")
    await asyncio.sleep(1)
    print("coro1 end")

async def coro2():
    print("coro2 start")
    await coro1()
    print("coro2 end")

loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(coro2())

队列

asyncio提供了Queue类，可以方便地实现异步队列操作。

import asyncio

async def consumer(queue):
    while True:
        item = await queue.get()
        print(f"consume {item}")
        queue.task_done()

async def producer(queue):
    for i in range(10):
        await queue.put(i)
        print(f"produce {i}")
        await asyncio.sleep(1)

queue = asyncio.Queue()
consumer_coro = asyncio.create_task(consumer(queue))
producer_coro = asyncio.create_task(producer(queue))
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(asyncio.gather(consumer_coro, producer_coro))

定时器

asyncio提供了类似于Javascript中的setTimeout和setInverval的函数，使得可以方便地实现异步定时器。

import asyncio

async def main():
    print("before sleep")
    await asyncio.sleep(1)
    print("after sleep")

loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(asyncio.gather(main(), asyncio.sleep(2)))

结束语

asyncio是Python标准库中提供的一种实现并发编程的方式，它利用协程技术避免了线程切换导致的性能损失，适用于很多高并发IO密集型应用程序。同时它也存在一些局限性，比如无法利用多核计算资源。我们需要根据实际情况选择最合适的并发处理方式。