Python 基础语法异步编程与 async/await

异步编程与 async/await

python/async_await2026-09-16 17:09:46

Python 的异步编程允许程序在等待网络、文件或其他 I/O 操作时暂时切换到别的任务。async def 和 await 是 Python 表达异步控制流的主要语法，asyncio 则提供事件循环、任务、超时和并发组合等基础能力。

异步并发适合包含大量等待的 I/O 密集型程序。它不等同于多个 CPU 核心同时执行计算，也不会自动让同步阻塞代码变成非阻塞代码。

协程函数与协程对象

使用 async def 定义的是协程函数：

async def fetch_name() -> str:
    return "Kloudy"

调用协程函数会得到协程对象，但不会像普通函数一样立刻执行完整函数体：

coroutine = fetch_name()

协程对象需要被 await、包装为任务，或者交给事件循环运行。Python 官方的协程与任务文档区分了协程、Task 和 Future 等可等待对象。

await

await 会暂停当前协程，等待另一个可等待对象完成。在等待期间，事件循环可以运行其他已就绪的任务：

import asyncio

async def fetch_name() -> str:
    await asyncio.sleep(1)
    return "Kloudy"

async def main() -> None:
    name = await fetch_name()
    print(name)

asyncio.run(main())

await 通常只能出现在 async def 定义的函数中。它适用于明确提供异步接口的操作，例如异步 HTTP 请求、异步数据库调用和 asyncio API。

Task 与并发执行

直接 await 多个协程通常会按代码顺序等待。需要让独立操作并发推进时，可以创建 Task：

async def main() -> None:
    first = asyncio.create_task(fetch_name())
    second = asyncio.create_task(fetch_name())

    first_result = await first
    second_result = await second

Task 把协程交给事件循环调度。Python 3.11 及以上版本还可以使用 TaskGroup 管理一组相关任务：

async def main() -> None:
    async with asyncio.TaskGroup() as group:
        first = group.create_task(fetch_name())
        second = group.create_task(fetch_name())

    print(first.result(), second.result())

TaskGroup 会等待组内任务结束，并以结构化方式处理任务失败和取消。并发任务仍然共享同一个事件循环线程，除非程序另外使用线程或进程。

阻塞代码的影响

在异步函数中直接调用阻塞操作会阻塞事件循环：

import time

async def blocked() -> None:
    time.sleep(5)

这五秒内，同一事件循环中的其他任务也可能无法继续运行。异步代码应优先调用提供 await 接口的库；必须调用同步阻塞函数时，可以根据具体情况把它放到线程中执行。

大量 CPU 计算不会因为使用 async def 而获得并行能力。CPU 密集型工作通常需要进程池、任务队列或独立计算服务。

取消与清理

异步任务可能因为超时、服务关闭或上层请求取消而被取消。资源清理应放在 finally 或异步上下文管理器中：

async def use_resource() -> None:
    resource = await open_resource()
    try:
        await resource.process()
    finally:
        await resource.close()

不要无条件吞掉取消异常，否则上层可能无法及时停止任务。

与 Web API 的关系

Web 服务经常需要等待客户端、数据库和其他 HTTP 服务，因此适合使用异步并发。FastAPI 的异步说明建议：调用需要 await 的异步库时使用 async def；调用同步阻塞库时可以使用普通 def，由框架按相应方式执行。

选择 async def 还是 def 应由所调用接口的实际性质决定，而不是仅根据函数是否属于 Web API。

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