Entmystifizierung der asynchronen Programmierung in Python: Die Leistungsfähigkeit der Parallelverarbeitung freisetzen

Grundsätze der asynchronen Programmierung

Asynchrone Programmierung ist ein Programmierparadigma, das die Ausführung mehrerer gleichzeitiger Vorgänge in einem einzigen Thread ermöglicht und so Leistungsengpässe vermeidet, die durch Thread-Blockierung bei der herkömmlichen synchronen Programmierung verursacht werden. Bei der asynchronen Programmierung werden Vorgänge in einem zentralen Scheduler registriert, der als Ereignisschleife bezeichnet wird und für die Abfrage von Ereignissen und den Aufruf von Rückruffunktionen nach Bedarf verantwortlich ist.

Ereignisschleife

Die Ereignisschleife ist die Kernkomponente der asynchronen Programmierung. Es handelt sich um eine Endlosschleife, die ständig prüft, ob ausstehende Ereignisse vorliegen, und den entsprechenden Rückruf aufruft. Wenn ein Ereignis auftritt (z. B. wenn eine Netzwerkanforderung zurückgegeben wird oder eine Datei gelesen wird), wird es der Ereigniswarteschlange hinzugefügt. Die Ereignisschleife ruft das Ereignis aus der Warteschlange ab und ruft die mit dem Ereignis verknüpfte Rückruffunktion auf.

Coroutine

Coroutinen sind leichtgewichtige Threads, die in der asynchronen Programmierung verwendet werden. Sie ermöglichen das Anhalten und Fortsetzen der Ausführung innerhalb eines einzelnen Threads, sodass mehrere Aufgaben gleichzeitig ausgeführt werden können. Eine Coroutine unterbricht die Ausführung und speichert ihren Zustand mithilfe des Schlüsselworts

im Stapel. Wenn eine Coroutine erneut aktiviert wird, setzt sie die Ausführung an der Stelle fort, an der sie aufgehört hat.

yield

Asynchrone Programmierung in Python

Unterstützung für asynchrone Programmierung ist in

Python

3.5 und höher verfügbar. Asynchrone Funktionen und Methoden können mithilfe der Schlüsselwörter async und aw<strong class="keylink">ai</strong>t geschrieben werden. Das Schlüsselwort async gibt an, dass die Funktion asynchron ist, während das Schlüsselwort await angibt, dass die Funktion die Ausführung anhalten und auf den Abschluss des Ereignisses warten soll. async 和 aw<strong class="keylink">ai</strong>t 关键字来编写异步函数和方法。async 关键字表示函数是异步的，而 await

Hier ist ein einfaches Beispiel für asynchrone Programmierung in

Python:

async def fetch_data():
response = await aioHttp.request("GET", "https://example.com")
return await response.text()

In diesem Beispiel gibt das Schlüsselwort

an, dass die Funktion die Ausführung anhalten und warten soll, bis die Netzwerkanforderung abgeschlossen ist. fetch_data 函数是一个异步函数，它使用 aiohttp 库从给定的 URL 获取数据。await

Vorteile der asynchronen Programmierung

Asynchrone Programmierung bietet folgende Vorteile:

• Verbesserung der Leistung: Asynchrone Programmierung kann die Anwendungsleistung erheblich verbessern, indem Thread-Blockierungen vermieden werden.
• Höhere Skalierbarkeit: Asynchrone Programmierung kann eine große Anzahl gleichzeitiger Verbindungen verarbeiten und ist daher ideal für Anwendungen, die einen hohen Durchsatz erfordern.
• Reduzierter Speicherverbrauch: Da die asynchrone Programmierung keinen separaten Stapel für jeden Thread erfordert, kann sie den Speicherverbrauch reduzieren.
• Bessere Reaktionsfähigkeit: Asynchrone Programmierung ermöglicht es Anwendungen, schneller auf Ereignisse zu reagieren und dadurch die Benutzererfahrung zu verbessern.

Herausforderungen der asynchronen Programmierung

Asynchrone Programmierung bringt auch einige Herausforderungen mit sich, darunter:

• Codekomplexität: Asynchroner Code kann komplexer sein als synchroner Code, was das Debuggen und die Wartung erschweren kann.
• Fehler beim Debuggen: Aufgrund seiner ereignisgesteuerten Natur kann es schwierig sein, asynchronen Code zu debuggen, insbesondere für Personen, die neu in der asynchronen Programmierung sind.
• Abhängigkeiten von Bibliotheken Dritter: Viele asynchrone Programmierfunktionen erfordern die Verwendung von Bibliotheken Dritter, was die Komplexität des Codes und den Wartungsaufwand erhöhen kann.

Fazit

Die asynchrone Python-Programmierung ist ein leistungsstarkes

Tool, das die Anwendungsleistung und Skalierbarkeit erheblich verbessern kann, indem es die Leistungsfähigkeit der Parallelverarbeitung freisetzt. Es ist wichtig, die Prinzipien der asynchronen Programmierung, Ereignisschleifen, Coroutinen und die Verwendung der asynchronen Programmierung in Python zu verstehen. Durch die Bewältigung dieser Herausforderungen können Entwickler leistungsstarke, skalierbare Anwendungen erstellen, die den Anforderungen moderner WEB- und mobiler Anwendungen gerecht werden.

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