Python asyncio 并发 异步编程 协程
asyncio 原理
asyncio 核心思想是协程，一种异步执行的函数。协程通过 async def 关键字进行定义，并在 await 关键字的帮助下暂停和恢复其执行。
协程允许 asyncio 将多个并发操作安排在一个单线程中，通过事件循环来调度 I/O 操作。事件循环监控传入的事件，例如网络请求或文件系统操作，并根据就绪状态调用相应的协程。
实践 asyncio
以下示例展示了如何使用 asyncio 创建一个简单的 HTTP 服务器：
import asyncio
async def http_server(port):
server = asyncio.start_server(http_request_handler, "127.0.0.1", port)
async with server:
await server.serve_forever()
async def http_request_handler(reader, writer):
request = await reader.read(1024)
response = "HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 12
Hello, world!"
writer.write(response.encode())
asyncio.run(http_server(8888))在这个示例中：
http_server协程启动一个 HTTP 服务器，监听给定的端口。http_request_handler协程处理传入的 HTTP 请求，返回一个预定义的响应。asyncio.run()函数运行http_server协程，有效地启动服务器。
使用协程
协程可以用于各种并发操作，包括：
- 网络 I/O： 使用
asyncio.open_connection(),asyncio.create_server()等函数。 - 文件系统操作： 使用
asyncio.open(),asyncio.read()等函数。 - 进程控制： 使用
asyncio.create_subprocess_exec(),asyncio.create_subprocess_shell()等函数。
事件循环
事件循环是 asyncio 的核心组件，负责调度协程。事件循环不断监控传入的事件，当一个事件就绪时，它会调用相应的协程。
asyncio 提供了多种事件循环实现，包括：
- SelectorEventPolicy： 使用 select 用于 Linux/macOS。
- EpollEventPolicy： 使用 epoll 用于 Linux。
- KqueueEventPolicy： 使用 kqueue 用于 FreeBSD/macOS。
协程和线程
协程与线程不同。线程是独立的执行单元，而协程在单个线程中协作执行。协程没有线程开销，在处理大量并发连接时效率更高。
优缺点
优点：
- 高效并发
- 可扩展性和响应性
- I/O 密集型任务的理想选择
缺点：
- 复杂性：asyncio API 可能难以理解和使用。
- 调试挑战：调试协程比线程更具挑战性。
- 缺少对某些平台的支持：某些旧平台可能不支持 asyncio。
结论
Python asyncio 是一个强大的并发框架，允许开发人员编写高效、响应迅速的应用程序。通过理解其原理和实践，您可以充分利用 asyncio 的优势，构建可扩展、高性能的并发系统。
