### `async` 和 `await` 的作用与用法 在 Python 中，`async` 和 `await` 是用于实现异步编程的核心关键字。它们基于协程（coroutine）模型，允许开发者编写非阻塞的并发代码，尤其适用于 I/O 密集型任务，如网络请求、文件读写等。 #### `async` 关键字的作用 `async` 用于定义一个协程函数。与普通函数不同，协程函数不会立即执行其内部逻辑，而是返回一个协程对象（coroutine object），该对象可以在事件循环中被调度和执行。通过 `async def` 定义的函数可以包含 `await` 表达式，从而实现对其他协程或异步操作的等待[^1]。 ```python import asyncio async def say_hello(): print("Hello") await asyncio.sleep(1) print("World") ``` 上述示例中，`say_hello()` 是一个协程函数，调用它会返回一个协程对象，而不是直接执行函数体中的代码。 #### `await` 关键字的作用 `await` 用于挂起当前协程的执行，直到指定的协程或异步操作完成。它只能在 `async def` 函数内部使用。当遇到 `await` 表达式时，当前协程会释放 CPU 控制权，让出给事件循环中的其他任务执行，从而避免阻塞整个程序运行。一旦被等待的对象完成执行，协程将恢复执行后续代码[^1]。 ```python async def get_data(url): async with aiohttp.ClientSession() as session: async with session.get(url) as response: return await response.text() ``` 在此示例中，`await response.text()` 表示等待响应内容解析完成，而在此期间，事件循环可以调度其他协程执行。 #### 异步程序的启动方式 为了运行协程，Python 提供了 `asyncio` 模块来管理事件循环。通常使用 `asyncio.run()` 启动主协程函数，它是 Python 3.7 及以上版本推荐的方式。该函数会自动创建一个新的事件循环并在其中运行指定的协程，完成后关闭循环[^2]。 ```python asyncio.run(say_hello()) ``` 对于更复杂的场景，也可以手动获取事件循环并使用 `loop.run_until_complete()` 来运行协程[^1]。 --- ### 并发与协作式多任务 在异步编程模型中，多个协程共享同一个线程，并通过事件循环进行调度。这种协作式的多任务处理机制不同于操作系统级别的线程抢占式调度。每个协程只有在遇到 `await` 或显式调用 `await asyncio.sleep(0)` 时才会主动让出控制权，因此需要合理设计 `await` 点以保证良好的并发性能。 --- ### 示例：并发下载多个网页 以下是一个使用 `aiohttp` 实现并发 HTTP 请求的完整示例： ```python import asyncio import aiohttp async def get_data(url): async with aiohttp.ClientSession() as session: async with session.get(url) as response: return await response.text() async def main(): urls = [ "https://example.com", "https://example.org", "https://example.net" ] tasks = [get_data(url) for url in urls] results = await asyncio.gather(*tasks) for result in results: print("Received data length:", len(result)) asyncio.run(main()) ``` 此示例中，`asyncio.gather()` 用于并发执行多个协程任务，并收集它们的返回值。这种方式比顺序执行显著提升了 I/O 操作的整体效率。 --- ### 总结 - `async def` 定义协程函数，返回协程对象。 - `await` 用于等待协程或异步操作完成，使当前协程挂起。 - 协程需通过事件循环运行，常用方式为 `asyncio.run()`。 - 异步编程适用于高并发 I/O 场景，能有效提升系统吞吐量。 ---