深入探索:Python中的并发编程新纪元——协程与异步函数解析

简介: 【7月更文挑战第15天】Python 3.5+引入的协程和异步函数革新了并发编程。协程,轻量级线程,由程序控制切换,降低开销。异步函数是协程的高级形式,允许等待异步操作。通过`asyncio`库,如示例所示,能并发执行任务,提高I/O密集型任务效率,实现并发而非并行,优化CPU利用率。理解和掌握这些工具对于构建高效网络应用至关重要。

在Python的世界里,随着网络应用的日益复杂和数据量的不断增长,高效的并发编程变得愈发重要。传统的多线程或多进程模型虽然能解决并发问题,但在I/O密集型任务中常因线程切换的开销而显得力不从心。这时,协程(Coroutine)与异步函数(Async Functions)作为Python 3.5及以上版本引入的新特性,为并发编程开启了新的纪元。本文将深入探索Python中的协程与异步函数,从技术细节和理论层面进行解析。

协程:轻量级的并发单元
协程,简而言之,是一种用户态的轻量级线程。与操作系统线程相比,协程的切换由程序自身控制,无需经过内核态,因此切换成本极低。在Python中,协程通过async def定义的函数创建,这些函数内部可以使用await关键字挂起执行,等待某个操作(如I/O操作)完成后再继续执行。

示例代码:

python
import asyncio

async def fetch_data(url):
print(f'Fetching {url}...')

# 模拟网络请求,使用asyncio.sleep模拟异步等待  
await asyncio.sleep(1)  
return f'Data from {url}'  

async def main():

# 同时启动多个异步任务  
task1 = asyncio.create_task(fetch_data('http://example.com/1'))  
task2 = asyncio.create_task(fetch_data('http://example.com/2'))  

# 等待所有任务完成  
results = await asyncio.gather(task1, task2)  
print(results)  

运行异步主函数

asyncio.run(main())
上述代码中,fetch_data是一个协程函数,使用await asyncio.sleep(1)模拟异步I/O操作。main函数内创建了两个fetch_data的异步任务,并通过asyncio.gather等待它们同时完成。

异步函数:协程的高级封装
异步函数是协程的高级封装,它们使用async def定义,并且内部可以包含await表达式来暂停执行并等待其他异步操作完成。异步函数可以视为特殊的协程,它们能够被await关键字调用,也能通过asyncio.create_task转换成任务并行执行。

并发与并行:理解异步编程的精髓
在异步编程中,并发(Concurrency)与并行(Parallelism)是两个不同的概念。并发指的是多个任务交替执行,看似同时进行;而并行则是指多个任务真正的同时执行,需要多核处理器的支持。Python的异步编程主要解决的是并发问题,通过非阻塞的I/O操作,使得在等待I/O完成时,CPU可以处理其他任务,从而提高程序的整体效率。

结论
协程与异步函数是Python并发编程的强大工具,它们通过非阻塞的I/O操作,使得Python在处理I/O密集型任务时能够保持高效。通过深入探索协程与异步函数的原理和应用,我们能够更好地利用Python的并发能力,构建出更加高效、可扩展的网络应用。无论是Web开发、数据处理还是其他需要高效并发处理的领域,掌握协程与异步函数都将是一项宝贵的技能。

相关文章
|
1月前
|
数据采集 Web App开发 JavaScript
Python爬虫解析动态网页:从渲染到数据提取
Python爬虫解析动态网页:从渲染到数据提取
|
1月前
|
网络协议 API Python
解析http.client与requests在Python中的性能比较和改进策略。
最后,需要明确的是,这两种库各有其优点和适用场景。`http.client` 更适合于基础且并行的请求,`requests` 则因其易用且强大的功能,更适用于复杂的 HTTP 场景。对于哪种更适合你的应用,可能需要你自己进行实际的测试来确定。
61 10
|
2月前
|
机器学习/深度学习 算法 测试技术
图神经网络在信息检索重排序中的应用:原理、架构与Python代码解析
本文探讨了基于图的重排序方法在信息检索领域的应用与前景。传统两阶段检索架构中,初始检索速度快但结果可能含噪声,重排序阶段通过强大语言模型提升精度,但仍面临复杂需求挑战
84 0
图神经网络在信息检索重排序中的应用:原理、架构与Python代码解析
|
2月前
|
Python
Python技术解析:了解数字类型及数据类型转换的方法。
在Python的世界里,数字并不只是简单的数学符号,他们更多的是一种生动有趣的语言,用来表达我们的思维和创意。希望你从这个小小的讲解中学到了有趣的内容,用Python的魔法揭示数字的奥秘。
81 26
|
2月前
|
监控 供应链 数据挖掘
淘宝商品详情API接口解析与 Python 实战指南
淘宝商品详情API接口是淘宝开放平台提供的编程工具,支持开发者获取商品详细信息,包括基础属性、价格、库存、销售策略及卖家信息等。适用于电商数据分析、竞品分析与价格策略优化等场景。接口功能涵盖商品基础信息、详情描述、图片视频资源、SKU属性及评价统计的查询。通过构造请求URL和签名,可便捷调用数据。典型应用场景包括电商比价工具、商品数据分析平台、供应链管理及营销活动监控等,助力高效运营与决策。
185 26
|
2月前
|
人工智能 缓存 搜索推荐
1688图片搜索API接口解析与 Python实战指南
1688图片搜索API接口支持通过上传图片搜索相似商品,适用于电商及商品推荐场景。用户上传图片后,经图像识别提取特征并生成关键词,调用接口返回包含商品ID、标题和价格的相似商品列表。该接口需提供图片URL或Base64编码数据,还可附加分页与筛选参数。示例代码展示Python调用方法,调试时建议使用沙箱环境测试稳定性,并优化性能与错误处理逻辑。
|
2月前
|
JSON 算法 API
1688商品详情API实战:Python调用全流程与数据解析技巧
本文介绍了1688电商平台的商品详情API接口,助力电商从业者高效获取商品信息。接口可返回商品基础属性、价格体系、库存状态、图片描述及商家详情等多维度数据,支持全球化语言设置。通过Python示例代码展示了如何调用该接口,帮助用户快速上手,适用于选品分析、市场研究等场景。
|
网络协议 网络安全 数据安全/隐私保护
Python 异步: 非阻塞流(20)
Python 异步: 非阻塞流(20)
|
安全 Unix Shell
Python 异步: 在非阻塞子进程中运行命令(19)
Python 异步: 在非阻塞子进程中运行命令(19)
1010 0
|
调度 Python
Python3的原生协程(Async/Await)和Tornado异步非阻塞
我们知道在程序在执行 IO 密集型任务的时候,程序会因为等待 IO 而阻塞,而协程作为一种用户态的轻量级线程,可以帮我们解决这个问题。协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时,将寄存器上下文和栈保存,在调度回来的时候,恢复先前保存的寄存器上下文和栈。因此协程能保留上一次调用时的状态,即所有局部状态的一个特定组合
Python3的原生协程(Async/Await)和Tornado异步非阻塞

热门文章

最新文章

推荐镜像

更多