Python协程的用法和例子详解

什么是协程

协程（Coroutines）又称微线程，纤程。协程是一种用户态的轻量级线程，协程的调度完全由用户控制，不需要操作系统进行切换，因此可以实现非常高效的并发。

Python 3.4 引入了 asyncio 模块，内置了对异步 IO 的支持。在 asyncio 中，异步操作的主体就是协程。

协程的用法

协程在 Python 中使用生成器实现。在生成器函数中可以使用 yield 关键字来挂起当前的执行，然后等待下次被唤醒时继续执行。

要使用协程来实现异步操作，需要满足两个条件：

• 存在 IO 操作、等待请求响应等耗时操作
• 能够使用 yield 挂起当前协程的执行，等待异步操作完成后唤醒协程继续执行

在 Python 中，可以通过使用 async 和 await 关键字来构建协程对象，实现异步操作。

import asyncio

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

asyncio.run(main())

上述代码中，使用 async 定义了一个协程对象 main。在协程中使用 await 关键字来挂起当前协程的执行，等待异步操作完成后再继续执行。此处使用 asyncio.sleep() 来模拟协程的异步操作。

实际示例

示例1 - 异步请求

假设要实现一个异步获取网页内容的功能，可以使用协程来实现。

先安装依赖：

pip install aiohttp

import aiohttp
import asyncio

async def fetch(session, url):
    async with session.get(url) as response:
        return await response.text()

async def main():
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        html = await fetch(session, 'http://www.baidu.com')
        print(html[:200])

asyncio.run(main())

上述代码中，使用了 aiohttp 库来进行异步请求，首先定义了一个 fetch 协程函数，用来实现异步请求。在 main 函数中创建了 aiohttp 客户端会话，然后调用了 fetch 方法来异步请求百度首页，并输出前200个字符。

示例2 - 并行异步任务

假设我们需要并行执行多个异步任务，并发执行，等待所有任务完成后输出结果，可以使用 asyncio 库的 gather 方法。

import asyncio

async def coro1():
    await asyncio.sleep(1)
    return 'coro1'

async def coro2():
    await asyncio.sleep(2)
    return 'coro2'

async def main():
    results = await asyncio.gather(coro1(), coro2())
    print(results)

asyncio.run(main())

上述代码中，定义了两个协程 coro1 和 coro2，分别模拟了两个异步任务。在 main 函数中使用 gather 方法并行执行异步任务，并等待所有任务完成后输出结果。

总结

协程是一种高效的并发编程方式，在 Python 中通过使用生成器及 async 和 await 关键字来实现。协程可以实现异步 IO、CPU 密集型计算等任务，并且能够提高程序的执行效率。