正确在 asyncio 中调用 await 函数的方法

本文档旨在指导开发者如何在 asyncio 框架中正确调用 await 函数，解决在异步编程中可能遇到的阻塞和并发问题。通过清晰的代码示例和详细的解释，帮助读者理解 asyncio 的核心概念，并掌握在不同场景下调用 await 函数的最佳实践。

理解 asyncio 的核心概念

asyncio 是 Python 中用于编写并发代码的库，使用 async/await 语法。核心概念包括：

• 事件循环 (Event Loop): asyncio 的核心，负责调度和执行协程。
• 协程 (Coroutine): 使用 async def 定义的函数，可以在执行过程中暂停和恢复，从而实现并发。
• await 关键字: 用于暂停协程的执行，直到一个 awaitable 对象完成。awaitable 对象通常是一个协程、一个 Task 或一个 Future。
• Task: asyncio.Task 用于包装协程，使其可以被调度和并发执行。

正确使用 await 关键字

await 关键字只能在 async def 定义的协程函数中使用。它的作用是暂停当前协程的执行，直到被 await 的 awaitable 对象完成。

示例:

import asyncio

async def my_coroutine():
    print("Coroutine started")
    await asyncio.sleep(1)  # 模拟耗时操作
    print("Coroutine finished")

async def main():
    print("Main started")
    await my_coroutine()
    print("Main finished")

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

在这个例子中，await asyncio.sleep(1) 会暂停 my_coroutine 的执行 1 秒钟，然后恢复执行。main 函数同样使用 await 来等待 my_coroutine 完成。

在类中使用 async 和 await

在类的方法中使用 async 和 await 同样遵循上述规则。

示例:

import asyncio

class MyClass:
    async def my_method(self):
        print("Method started")
        await asyncio.sleep(1)
        print("Method finished")

async def main():
    obj = MyClass()
    await obj.my_method()

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

异步 Socket Server 示例

以下是一个使用 asyncio 实现的简单异步 Socket Server 示例，展示了如何在实际应用中使用 await。

import asyncio

class MyAsyncioHandler:
    def __call__(self, reader, writer):
        async def _inner():
            await self.handle_read(reader)
            data_to_send = b"Response data"
            await self.handle_write(writer, data_to_send)

        return _inner()

    async def handle_read(self, reader):
        data = await reader.read(8192)
        if data:
            print(f"Received data: {data.decode()}")

    async def handle_write(self, writer, data):
        print("Write", data)
        writer.write(data)
        await writer.drain()
        writer.close()
        await writer.wait_closed()


async def main():
    server = await asyncio.start_server(MyAsyncioHandler(), "127.0.0.1", 5000)
    addr = server.sockets[0].getsockname()
    print(f"Serving on {addr}")
    async with server:
        await server.serve_forever()


if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

代码解释:

• MyAsyncioHandler 类处理客户端连接，包含 handle_read 和 handle_write 两个异步方法。
• handle_read 使用 await reader.read(8192) 异步读取客户端发送的数据。
• handle_write 使用 await writer.drain() 确保数据被发送到客户端，并使用 await writer.wait_closed() 等待连接关闭。
• main 函数启动服务器，并使用 await server.serve_forever() 保持服务器运行。

运行方法:

1. 保存代码为 async_server.py。
2. 在终端运行 python async_server.py。
3. 在另一个终端使用 echo "Hello World" | curl telnet://127.0.0.1:5000 发送数据到服务器。

注意事项

• 避免阻塞操作: 在 asyncio 程序中，应避免执行任何阻塞操作（例如，同步 I/O 操作、CPU 密集型计算）。如果需要执行这些操作，应使用 asyncio.to_thread() 或 asyncio.get_running_loop().run_in_executor() 将其放到单独的线程或进程中执行。
• 异常处理: 在协程中使用 try...except 块来捕获和处理异常。
• 任务取消: 使用 asyncio.Task.cancel() 取消一个任务。

总结

正确使用 await 关键字是编写高效 asyncio 代码的关键。理解 asyncio 的核心概念，避免阻塞操作，并合理处理异常，可以帮助开发者构建高性能的异步应用程序。通过本文提供的示例和注意事项，相信读者能够更好地掌握在 asyncio 中调用 await 函数的方法。