asyncio 是 Python 中的異步IO庫藕届，用來編寫并發(fā)協(xié)程膝藕，適用于IO阻塞且需要大量并發(fā)的場景，例如爬蟲承冰、文件讀寫华弓。

asyncio 在 Python3.4 被引入，經(jīng)過幾個版本的迭代困乒，特性该抒、語法糖均有了不同程度的改進，這也使得不同版本的 Python 在 asyncio 的用法上各不相同顶燕，顯得有些雜亂凑保，以前使用的時候也是本著能用就行的原則，在寫法上走了一些彎路涌攻，現(xiàn)在對 Python3.7+ 和 Python3.6 中 asyncio 的用法做一個梳理欧引，以便以后能更好的使用。

1. 協(xié)程與asyncio

協(xié)程恳谎，又稱微線程芝此，它不被操作系統(tǒng)內(nèi)核所管理，而完全是由程序控制因痛，協(xié)程切換花銷小婚苹，因而有更高的性能。

協(xié)程可以比作子程序鸵膏，不同的是膊升，執(zhí)行過程中協(xié)程可以掛起當前狀態(tài)，轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他協(xié)程谭企，在適當?shù)臅r候返回來接著執(zhí)行廓译，協(xié)程間的切換不需要涉及任何系統(tǒng)調(diào)用或任何阻塞調(diào)用评肆，完全由協(xié)程調(diào)度器進行調(diào)度。

Python 中以 asyncio 為依賴非区，使用 async/await 語法進行協(xié)程的創(chuàng)建和使用瓜挽，如下 async 語法創(chuàng)建一個協(xié)程函數(shù)：

async def work():
    pass

在協(xié)程中除了普通函數(shù)的功能外最主要的作用就是：使用 await 語法等待另一個協(xié)程結(jié)束，這將掛起當前協(xié)程征绸，直到另一個協(xié)程產(chǎn)生結(jié)果再繼續(xù)執(zhí)行：

async def work():
    await asyncio.sleep(1)
    print('continue')

asyncio.sleep() 是 asyncio 包內(nèi)置的協(xié)程函數(shù)久橙，這里模擬耗時的IO操作，上面這個協(xié)程執(zhí)行到這一句會掛起當前協(xié)程而去執(zhí)行其他協(xié)程管怠，直到sleep結(jié)束淆衷，當有多個協(xié)程任務(wù)時，這種切換會讓它們的IO操作并行處理排惨。

注意，執(zhí)行一個協(xié)程函數(shù)并不會真正的運行它碰凶，而是會返回一個協(xié)程對象暮芭，要使協(xié)程真正的運行，需要將它們加入到事件循環(huán)中運行欲低，官方建議 asyncio 程序應(yīng)當有一個主入口協(xié)程辕宏，用來管理所有其他的協(xié)程任務(wù)：

async def main():
    await work()

在 Python3.7+ 中，運行這個 asyncio 程序只需要一句：asyncio.run(main()) 砾莱，而在 Python3.6 中瑞筐，需要手動獲取事件循環(huán)并加入?yún)f(xié)程任務(wù)：

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

事件循環(huán)就是一個循環(huán)隊列，對其中的協(xié)程進行調(diào)度執(zhí)行腊瑟，當把一個協(xié)程加入循環(huán)聚假，這個協(xié)程創(chuàng)建的其他協(xié)程都會自動加入到當前事件循環(huán)中。

其實協(xié)程對象也不是直接運行闰非，而是被封裝成一個個待執(zhí)行的 Task 膘格，大多數(shù)情況下 asyncio 會幫我們進行封裝，我們也可以提前自行封裝 Task 來獲得對協(xié)程更多的控制權(quán)财松，注意瘪贱，封裝 Task 需要 當前線程有正在運行的事件循環(huán)，否則將引 RuntimeError辆毡，這也就是官方建議使用主入口協(xié)程的原因菜秦，如果在主入口協(xié)程之外創(chuàng)建任務(wù)就需要先手動獲取事件循環(huán)然后使用底層方法 loop.create_task()，而在主入口協(xié)程之內(nèi)是一定有正在運行的循環(huán)的舶掖。任務(wù)創(chuàng)建后便有了狀態(tài)球昨，可以查看運行情況，查看結(jié)果眨攘，取消任務(wù)等：

async def main():
    task = asyncio.create_task(work())
    print(task)
    await task
    print(task)

#----執(zhí)行結(jié)果----#
<Task pending name='Task-2' coro=<work() running at d:\tmp\code\asy.py:5>>
<Task finished name='Task-2' coro=<work() done, defined at d:\tmp\code\asy.py:5> result=None>

asyncio.create_task() 是 Python3.7 加入的高層級API褪尝，在 Python3.6闹获，需要使用低層級API asyncio.ensure_future() 來創(chuàng)建 Future，F(xiàn)uture 也是一個管理協(xié)程運行狀態(tài)的對象河哑，與 Task 沒有本質(zhì)上的區(qū)別避诽。

2. 并發(fā)協(xié)程

通常，一個含有一系列并發(fā)協(xié)程的程序?qū)懛ㄈ缦拢≒ython3.7+）：

import asyncio
import time


async def work(num: int):
    '''
    一個工作協(xié)程璃谨，接收一個數(shù)字沙庐，將它 +1 后返回
    '''
    print(f'working {num} ...')
    await asyncio.sleep(1)    # 模擬耗時的IO操作
    print(f'{num} -> {num+1} done')
    return num + 1


async def main():
    '''
    主協(xié)程，創(chuàng)建一系列并發(fā)協(xié)程并運行它們
    '''
    # 任務(wù)隊列
    tasks = [work(num) for num in range(0, 5)]
    # 并發(fā)執(zhí)行隊列中的協(xié)程并等待結(jié)果返回
    results = await asyncio.gather(*tasks)
    print(results)


if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

并發(fā)運行多個協(xié)程任務(wù)的關(guān)鍵就是 asyncio.gather(*tasks)佳吞，它接受多個協(xié)程任務(wù)并將它們加入到事件循環(huán)拱雏，所有任務(wù)都運行完成后會返回結(jié)果列表，這里我們也沒有手動封裝 Task底扳，因為 gather 函數(shù)會自動封裝铸抑。

并發(fā)運行還有另一個方法 asyncio.wait(tasks)，它們的區(qū)別是：

• gather 比 wait 更加高層衷模，gather 可以將任務(wù)分組鹊汛，一般優(yōu)先使用 gather：

tasks1 = [work(num) for num in range(0, 5)]
tasks2 = [work(num) for num in range(5, 10)]
group1 = asyncio.gather(*tasks1)
group2 = asyncio.gather(*tasks2)
results1, results2 = await asyncio.gather(group1, group2)
print(results1, results2)

• 在某些定制化任務(wù)需求的時候，可以使用 wait：

# Python3.8 版本后阱冶，直接向 wait() 傳入?yún)f(xié)程對象已棄用刁憋，必須手動創(chuàng)建 Task
tasks = [asyncio.create_task(work(num)) for num in range(0, 5)]
done, pending = await asyncio.wait(tasks)
for task in tasks:
    if task in done:
        print(task.result())
for p in pending:
    p.cancel()

3. Tips

• await 語句后必須是一個 可等待對象 ，可等待對象主要有三種：Python協(xié)程木蹬，Task至耻，F(xiàn)uture。通常情況下沒有必要在應(yīng)用層級的代碼中創(chuàng)建 Future 對象镊叁。
• 在 asyncio 程序中使用同步代碼雖然并不會報錯尘颓，但是也失去了并發(fā)的意義，例如網(wǎng)絡(luò)請求晦譬，如果使用僅支持同步的 requests泥耀，在發(fā)起一次請求后在收到響應(yīng)結(jié)果之前不能發(fā)起其他請求，這樣要并發(fā)訪問多個網(wǎng)頁時蛔添，即使使用了 asyncio痰催，在發(fā)送一次請求后切換到其他協(xié)程還是會因為同步問題而阻塞，并不能有速度上的提升迎瞧，這時候就需要其他支持異步操作的請求庫如 aiohttp夸溶。
• 關(guān)于 asyncio 的更多更詳細的操作見 官方文檔