1. 非同步編程概述 非同步編程是一種編程範式，用於處理那些需要等待I/O操作完成或者耗時任務的情況。在傳統的同步編程中，代碼會按照順序逐行執行，直到遇到一個耗時操作，它會阻塞程式的執行直到操作完成。這種阻塞式的模型在某些場景下效率低下，因為代碼在等待操作完成時無法執行其他任務。 非同步編程通過使用非阻塞 ...
1. 非同步編程概述
非同步編程是一種編程範式，用於處理那些需要等待I/O操作完成或者耗時任務的情況。在傳統的同步編程中，代碼會按照順序逐行執行，直到遇到一個耗時操作，它會阻塞程式的執行直到操作完成。這種阻塞式的模型在某些場景下效率低下，因為代碼在等待操作完成時無法執行其他任務。
非同步編程通過使用非阻塞I/O和協程（coroutine）來提高效率。協程是一種特殊的函數，可以在執行過程中暫停和恢復。當一個協程遇到一個耗時操作時，它會暫停自己的執行，讓出控制權給其他協程，從而實現併發執行。async/await關鍵字是Python中處理協程的語法工具
2. async/await關鍵字
async關鍵字
async是一個關鍵字，用於定義一個協程函數。協程函數可以通過使用await關鍵字來暫停自身的執行，等待其他協程或非同步操作完成。
以下是一個簡單的示例，展示瞭如何定義一個協程函數：
import asyncio
async def my_coroutine():
print("Coroutine started")
await asyncio.sleep(1)
print("Coroutine resumed")
return "Result"
my_coroutine是一個協程函數。它使用了async關鍵字進行定義，並包含了一個await語句來暫停執行。
await關鍵字
await是另一個關鍵字，用於暫停協程函數的執行，等待另一個協程、非同步操作或者Future對象完成。
以下是一個使用await的示例：
import asyncio
async def my_coroutine():
print("Coroutine started")
await asyncio.sleep(1)
print("Coroutine resumed")
return "Result"
async def main():
result = await my_coroutine()
print(f"Result: {result}")
asyncio.run(main())
在上面的示例中，main函數是一個協程函數，它使用await關鍵字來等待my_coroutine協程函數的執行結果。當await語句執行時，main函數會暫停自身的執行，直到my_coroutine協程函數完成並返回結果。
需要註意的是，await關鍵字只能在協程函數中使用。如果你在普通的同步函數中使用await，會導致語法錯誤。
3. 非同步事件迴圈
非同步編程的核心是事件迴圈（event loop）。事件迴圈負責調度和執行協程，確保它們按照正確的順序執行。
在Python中，可以使用asyncio模塊提供的事件迴圈來創建和管理協程。
以下是一個使用事件迴圈的示例：
import asyncio
async def my_coroutine():
print("Coroutine started")
await asyncio.sleep(1)
print("Coroutine resumed")
return "Result"
async def main():
result = await my_coroutine()
print(f"Result: {result}")
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(main())
在上面的示例中，asyncio.get_event_loop()用於獲取預設的事件迴圈對象。然後，通過調用run_until_complete方法來運行main協程函數，直到它完成
非同步編程最常見的用例是處理I/O操作，例如讀寫文件或與網路通信。在傳統的同步編程中，這些操作會阻塞程式的執行，直到操作完成。而在非同步編程中，可以使用非同步IO操作來實現非阻塞的併發執行。
4. 非同步IO操作
Python提供了asyncio模塊來處理非同步IO操作。asyncio中的一些常用函數和類包括：
asyncio.sleep(delay): 創建一個休眠指定時間的協程。asyncio.open_connection(host, port): 創建一個協程，用於與指定的主機和埠建立網路連接。asyncio.open_unix_connection(path): 創建一個協程，用於與指定路徑的UNIX域套接字建立連接。asyncio.start_server(client_connected_cb, host, port): 創建一個協程，用於監聽指定主機和埠的連接請求，併在每次連接時調用client_connected_cb回調函數。
以下是一個使用非同步IO操作的示例：
import asyncio
async def read_data():
# 模擬非同步IO讀取操作
await asyncio.sleep(1)
return "Data"
async def write_data(data):
# 模擬非同步IO寫入操作
await asyncio.sleep(1)
print(f"Data written: {data}")
async def main():
data = await read_data()
await write_data(data)
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(main())
在上面的示例中，read_data和write_data函數模擬了非同步的IO讀取和寫入操作。在main函數中，我們使用await關鍵字等待讀取操作完成，然後將結果傳遞給寫入操作。
執行步驟如下：
-
首先，創建一個事件迴圈（Event Loop）對象，使用
asyncio.get_event_loop()獲取預設的事件迴圈。 -
定義了三個協程函數：
read_data()，write_data()和main()。 -
調用
loop.run_until_complete(main())，將main()協程任務提交給事件迴圈並運行，直到main()協程完成。 -
在
main()協程中，首先調用read_data()協程函數。這會啟動read_data()協程，併在await asyncio.sleep(1)處暫停執行，等待1秒鐘。 -
在暫停執行的同時，事件迴圈可以切換到其他可運行的協程，例如
write_data()協程。 -
write_data()協程同樣會啟動，併在await asyncio.sleep(1)處暫停執行，等待1秒鐘。 -
在
write_data()協程暫停執行時，事件迴圈沒有其他可運行的協程，因此它會等待，直到有其他協程可運行。 -
在等待1秒鐘後，
read_data()協程恢復執行。它完成後，返回結果"Data"。 -
main()協程接收到read_data()協程的返回結果，將其賦值給data變數。 -
main()協程繼續執行，調用write_data(data)協程。 -
write_data()協程恢復執行，列印出"data"的值。 -
main()協程完成，事件迴圈結束。
在這個過程中，通過使用await關鍵字，協程能夠在等待IO操作完成時暫停執行，並允許事件迴圈切換到其他協程。這種方式下，IO操作可以以非同步的方式執行，而不會阻塞整個程式的執行流程。
5. 併發執行多個協程
非同步編程的一個關鍵優勢是能夠併發執行多個協程，以提高程式的性能。
asyncio提供了多種方式來實現協程的併發執行，其中最常用的方式是使用asyncio.gather函數。
以下是一個併發執行多個協程的示例：
import asyncio
async def coroutine1():
await asyncio.sleep(1)
print("Coroutine 1 completed")
async def coroutine2():
await asyncio.sleep(2)
print("Coroutine 2 completed")
async def coroutine3():
await asyncio.sleep(0.5)
print("Coroutine 3 completed")
async def main():
await asyncio.gather(coroutine1(), coroutine2(), coroutine3())
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(main())
在上面的示例中，coroutine1、coroutine2和coroutine3是三個協程函數。在main函數中，我們使用asyncio.gather函數來併發執行這三個協程。asyncio.gather接受一個可變數量的協程參數，並返回一個新的協程，該協程在所有給定的協程完成後完成。執行循序為當執行到 coroutine1中的await時，此協程會掛起，執行權交給新的協程 coroutine2開始執行，以此類推。當 coroutine3 等待0.5s執行完畢後，執行權重新回到coroutine3 ，繼續執行一下語句，其他同理。
需要註意的是，Python的協程是單線程的，通過事件迴圈來實現併發執行。當一個協程遇到阻塞的IO操作時，它會暫停自身的執行，並切換到下一個可執行的協程。這種切換是由事件迴圈調度
