异步编程是一种高效的并发编程范式，特别适用于 I/O 密集型的应用（如网络请求、文件读写、数据库操作等）。它的核心思想是：当遇到需要等待的操作时，不是让程序“干等”，而是暂停当前任务，去执行其他可以立即运行的任务，等到那个等待的操作完成后，再回来继续执行。
1. 核心概念与关键字
async - 定义异步函数
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在
def关键字前加上async，这个函数就变成了一个“异步函数”或“协程函数”。 -
调用异步函数时，它会立即返回一个协程对象，但函数体内的代码并不会立即执行。
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异步函数内部可以使用
await关键字。
async def my_async_function():return "Hello, Async World!"# 调用它不会直接执行，而是返回一个协程对象 coroutine = my_async_function() print(coroutine) # 输出：<coroutine object my_async_function at 0x...>
await - 等待异步操作完成
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await后面必须跟一个可等待对象，最常见的就是另一个协程。 -
当执行到
await时，当前协程会暂停，并将控制权交还给事件循环。事件循环会去执行其他任务。 -
直到
await后面的操作完成，事件循环才会在适当的时候回来，从这个await之后的地方继续执行当前协程。 -
await只能在async定义的函数内部使用。
async def say_after(delay, what):await asyncio.sleep(delay) # 模拟一个耗时的I/O操作print(what)async def main():print("Started")await say_after(1, 'Hello') # 等待这个协程完成await say_after(1, 'World') # 再等待这个协程完成print("Finished")
2. 事件循环 - 异步引擎
事件循环是异步编程的“心脏”。它负责管理和调度所有协程，当某个协程因 await 而暂停时，事件循环就去找另一个可以运行的协程来执行。
在大多数情况下，你不需要直接操作事件循环，asyncio.run() 会帮你管理。
import asyncioasync def main():# ... 你的异步代码 ...# 这是运行异步程序的推荐方式（Python 3.7+） asyncio.run(main())
asyncio.run() 负责创建一个新的事件循环，运行你的主协程，并在完成后关闭循环。
3. 并发执行任务
异步的强大之处在于并发。我们可以创建多个任务，让它们在事件循环中并发执行。
asyncio.create_task()
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它接受一个协程，并将其“封装”成一个
Task对象，并立即排入事件循环等待执行。 -
Task是Future的子类，代表一个“正在进行中”的计算。
import asyncioasync def say_after(delay, what):await asyncio.sleep(delay)print(what)async def main():# 创建两个任务，它们会并发执行task1 = asyncio.create_task(say_after(1, 'Hello'))task2 = asyncio.create_task(say_after(1, 'World'))print("Started")# 等待两个任务都完成await task1await task2print("Finished") # 总共耗时约1秒，而不是2秒asyncio.run(main())
输出：
Started （等待约1秒后） Hello World Finished
asyncio.gather()
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用于并发运行多个可等待对象，并收集它们的结果。
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它返回一个包含所有结果的列表（顺序与传入顺序一致）。
import asyncioasync def fetch_data(id, delay):print(f"Task {id} started")await asyncio.sleep(delay)print(f"Task {id} finished")return f"Data from {id}"async def main():# 并发执行三个任务，并等待它们全部完成results = await asyncio.gather(fetch_data(1, 2),fetch_data(2, 1), # 这个先完成fetch_data(3, 3),)print("All tasks done:", results)asyncio.run(main())
输出：
Task 1 started
Task 2 started
Task 3 started
Task 2 finished
Task 1 finished
Task 3 finished
All tasks done: ['Data from 1', 'Data from 2', 'Data from 3']
4. 可等待对象
在 Python 异步中，有三种主要类型的对象可以在 await 表达式中使用：
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协程：由
async def定义的函数返回的对象。 -
Task：由
asyncio.create_task()等函数创建，用于并发调度协程。 -
Future：一个低层次的、代表异步操作最终结果的对象。
Task是Future的子类。通常我们不需要直接创建Future。
总结
| 概念/语法 | 作用 |
|---|---|
async def |
定义一个异步函数（协程） |
await |
暂停当前协程，等待一个异步操作完成 |
asyncio.run() |
运行主异步函数（管理事件循环） |
asyncio.create_task() |
将协程包装成任务，并发执行 |
asyncio.gather() |
并发运行多个任务并收集结果 |
asyncio.sleep() |
异步的等待（替代 time.sleep) |
| 事件循环 | 异步程序的调度中心 |