Python-异步操作

介绍

Python 利用 async 和 await 关键字实现异步操作, 即允许并发而非阻塞执行程序.

• async 关键字用于定义异步函数, 其返回一个协程对象
• await 关键字用于等待异步函数的执行

示例

import asyncio

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

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

asyncio.run(main())

这里 asyncio 是一个标准库, 用于支持 python 的异步编程.

• asyncio.create_task(coro) 用于创建异步任务
• asyncio.run(coro) 用于运行一个协程
• await asyncio.sleep(seconds) 用于模拟异步等待
• await asyncio.gather(*coros) 用于并行运行多个协程

区分并发和并行

并发

并发指的是在同一时间段内管理多个任务. 任务可能会在同一时间交替进行，但并不一定同时执行. 主要用于提高程序的响应性和资源利用率.

如, 假设你在煮饭和洗衣服:

• 当饭在锅里煮时，你可以去洗衣服。
• 两个任务交替进行，但你一次只能专注于一个任务。

在编程中通常借助协程和线程的概念实现;

import asyncio

async def cook_rice():
    print("Start cooking rice")
    await asyncio.sleep(2)  # Simulate time taken to cook rice
    print("Rice is ready")

async def do_laundry():
    print("Start laundry")
    await asyncio.sleep(3)  # Simulate time taken to do laundry
    print("Laundry is done")

async def main():
    await asyncio.gather(cook_rice(), do_laundry())

asyncio.run(main())

并行

并行指的是在同一时刻同时执行多个任务. 这需要多核处理器, 每个任务可以在不同的核心上同时运行.

如, 假设你和朋友一起做家务:

• 你煮饭的同时, 朋友在洗衣服
• 两个任务同时进行

在编程中, 通常借助多进程实现:

from concurrent.futures import ProcessPoolExecutor
import time

def cook_rice():
    print("Start cooking rice")
    time.sleep(2)  # Simulate time taken to cook rice
    print("Rice is ready")

def do_laundry():
    print("Start laundry")
    time.sleep(3)  # Simulate time taken to do laundry
    print("Laundry is done")

with ProcessPoolExecutor() as executor:
    executor.submit(cook_rice)
    executor.submit(do_laundry)

总结

• 并发: 任务交替进行, 适合 I/O 密集型任务. 用异步编程或多线程实现
• 并行: 任务同时进行, 适合 CPU 密集型任务. 用多进程实现