Python协程调度实例代码分析

封面图 • 2025-04-28 • Python

在 Python 中，协程是一种用于异步编程的工具。它允许你在单线程中实现并发操作，通过 `async` 和 `await` 关键字来定义和使用协程。下面是一个简单的协程调度实例代码，并对其进行详细分析。

### 实例代码

```python
import asyncio

# 定义一个协程函数
async def say_after(delay, what):
    await asyncio.sleep(delay)  # 模拟异步操作
    print(what)

# 定义主协程函数
async def main():
    task1 = asyncio.create_task(say_after(2, 'Hello'))  # 创建任务1
    task2 = asyncio.create_task(say_after(1, 'World'))  # 创建任务2

print(f"Started at {asyncio.get_running_loop().time()}")

# 等待两个任务完成
    await task1
    await task2

print(f"Finished at {asyncio.get_running_loop().time()}")

# 运行主协程
asyncio.run(main())
```

### 代码分析

#### 1. 导入模块
```python
import asyncio
```
- `asyncio` 是 Python 标准库中用于异步编程的核心模块。
- 它提供了事件循环、协程、任务等工具，是实现异步操作的基础。

---

#### 2. 定义协程函数
```python
async def say_after(delay, what):
    await asyncio.sleep(delay)
    print(what)
```
- `say_after` 是一个协程函数，使用了 `async def` 定义。
- 协程函数内部可以包含 `await` 表达式，表示挂起当前协程并等待某个异步操作完成。
- 在这里，`await asyncio.sleep(delay)` 模拟了一个耗时操作（如 I/O 或延迟）。
- 当 `sleep` 完成后，协程继续执行并打印 `what`。

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#### 3. 定义主协程函数
```python
async def main():
    task1 = asyncio.create_task(say_after(2, 'Hello'))
    task2 = asyncio.create_task(say_after(1, 'World'))

print(f"Started at {asyncio.get_running_loop().time()}")

await task1
    await task2

print(f"Finished at {asyncio.get_running_loop().time()}")
```
- `main` 是主协程函数，负责调度其他协程。
- 使用 `asyncio.create_task()` 将 `say_after` 函数包装为任务对象（Task）。任务对象可以独立运行，并由事件循环管理。
- `task1` 和 `task2` 分别对应两个协程任务，它们会并发执行：
  - `task1` 延迟 2 秒后打印 `'Hello'`。
  - `task2` 延迟 1 秒后打印 `'World'`。
- `await` 用于等待任务完成。尽管 `task2` 的延迟时间较短，但由于协程调度机制，它会在 `task1` 执行完成后继续执行。

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#### 4. 运行主协程
```python
asyncio.run(main())
```
- `asyncio.run()` 是 Python 提供的一个高阶 API，用于运行顶层协程并启动事件循环。
- 它会自动创建事件循环、运行 `main` 协程，并关闭事件循环。

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### 输出结果
假设当前时间为 `0`，运行上述代码可能输出如下内容：
```
Started at 0.0
Hello
World
Finished at 2.0
```
**解释：**
- 主协程在 `0.0` 时开始运行。
- `task2` 先完成并打印 `'World'`。
- 随后 `task1` 完成并打印 `'Hello'`。
- 最后主协程结束，打印 `Finished at 2.0`。

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### 关键点总结
1. **协程与任务的区别**：
   - 协程是一个函数，使用 `async def` 定义。
   - 任务是协程的实例化对象，通过 `asyncio.create_task()` 创建。
2. **事件循环的作用**：
   - 事件循环是异步编程的核心，负责调度协程和任务。
   - `asyncio.run()` 自动管理事件循环。
3. **并发 vs 并行**：
   - 协程实现了并发，而非并行。所有协程共享同一个线程资源。
   - `asyncio.sleep()` 是一个典型的异步操作，模拟了阻塞行为但不会真正占用 CPU。

通过这个例子，我们可以看到 Python 的协程如何优雅地处理并发任务，而无需显式创建多线程或进程。