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1. 异步编程解决了什么问题
异步编程是处理IO密集型任务(网络请求、文件读写、数据库查询)的高效方式。在传统同步编程中,程序在等待IO时阻塞,CPU闲置。异步编程让程序在等待IO时切换执行其他任务,提高资源利用率。Python的asyncio是协程(Coroutine)库,基于事件循环(Event Loop)调度任务。async/await语法让异步代码可读性接近同步代码。异步编程不是多线程/多进程的替代,而是补充:多线程适合CPU密集型,异步适合IO密集型。
2. asyncio核心概念与用法
事件循环(Event Loop)是asyncio的核心,负责调度和执行协程。协程(Coroutine)是用async def定义的函数,调用时返回协程对象而不是立即执行。await关键字暂停当前协程,等待另一个协程完成,让出控制权给事件循环。任务(Task)包装协程并发执行。示例:async def fetch(url): await aiohttp.get(url); async def main(): await asyncio.gather(fetch(url1), fetch(url2))。asyncio.run(main())启动事件循环并执行主协程。常用库的异步版本:aiohttp(HTTP)、aiomysql(MySQL)、aioredis(Redis)、aiofiles(文件IO)。
3. 异步最佳实践与常见陷阱
使用asyncio.gather并发执行多个协程,比串行执行快得多。semaphore控制并发数,防止资源耗尽。超时控制:asyncio.timeout或asyncio.wait_for防止任务卡死。避免在协程中使用阻塞IO(如time.sleep、requests库),应使用异步替代。错误处理:协程中的异常需要try/except捕获,asyncio.gather的return_exceptions=True返回异常而非抛出。事件循环是单线程,不能与CPU密集型任务混用(会阻塞循环),应使用run_in_executor在线程池中执行CPU任务。Python的异步生态快速发展,已经可以处理大规模并发(数千个连接),适合高并发Web服务、爬虫和实时系统。
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