Async (异步)

下面是一份 Python async / await 最清晰、最实用、最容易理解的入门 + 进阶指南，适合你整体掌握异步编程体系。

🚀 Python async / await（异步编程）完全指南

Python 异步编程主要基于：

async（定义异步函数）
await（等待异步结果）
asyncio（事件循环 + 协程调度）
Task（并发执行）

它主要用于：

网络 IO（HTTP 请求）
数据库异步操作（SQLAlchemy async / aiomysql）
高并发任务处理
爬虫、服务端、Web 框架（FastAPI）

1. 什么是 async / await？

1.1 async 用于声明异步函数（coroutine 协程）

async def fetch_data():
    return 123

1.2 await 用于等待异步操作

result = await fetch_data()

⚠️ await 只能在 async 函数中使用。

2. async/await 的核心思想

🔥 一个线程里在等待 IO 时不阻塞，可以做别的事。

示例：

async def download():
    await asyncio.sleep(2)  
    print("done")

sleep() 在等待 -> 程序可以去做别的任务（真正的并发）

3. 最小可运行的 async 示例

import asyncio

async def hello():
    print("Hello")
    await asyncio.sleep(1)
    print("World")

asyncio.run(hello())

4. async 和 def 的区别

类型	返回
def	直接返回值
async def	返回协程对象（coroutine），需要 await

例子：

async def foo():
    return 100

print(foo())  
# <coroutine object foo at 0x...>

不能直接拿到结果，必须：

result = await foo()

或：

asyncio.run(foo())

5. 并发执行：Task

如果你想同时执行多个异步任务，用 Task：

import asyncio

async def download(i):
    print(f"Start {i}")
    await asyncio.sleep(1)
    print(f"End {i}")

async def main():
    tasks = [asyncio.create_task(download(i)) for i in range(3)]
    await asyncio.gather(*tasks)

asyncio.run(main())

输出（并行执行）：

Start 0
Start 1
Start 2
End 0
End 1
End 2

6. asyncio.sleep 是最好的示范

sleep() 是异步 IO 的代表：

await asyncio.sleep(1)

它告诉事件循环：

我在等待，不占用 CPU，你可以先去执行别的任务。

7. async / await 的常见场景

7.1 网络 I/O（HTTP 请求）

使用 aiohttp：

import aiohttp
import asyncio

async def fetch(url):
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        async with session.get(url) as resp:
            return await resp.text()

7.2 数据库异步操作

如：

async SQLAlchemy
aiomysql
aioredis

result = await async_session.execute(query)

7.3 异步文件读写

import aiofiles

async with aiofiles.open("data.txt") as f:
    text = await f.read()

8. async 与线程/进程的区别

类型	最适合
async	大量 IO（HTTP、DB、文件、Socket）
thread	同时跑多个函数，混合 IO 和轻 CPU
process	CPU 密集型（计算、模型）

示例：FastAPI 就是典型的 async IO。

9. async 的运行方式：事件循环（event loop）

核心思想：

事件循环管理协程 -> 协程在遇到 await 时让出控制权 -> 事件循环调度其他任务 -> 等待完成后继续执行

一般不会自己操作 event loop，但可以：

loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(main())

现代写法是 asyncio.run(main())。

10. async 函数内部错误处理

async def task():
    try:
        await something()
    except Exception as e:
        print("error", e)

11. 你真正需要记住的核心

async 定义异步函数
await 等待耗时 IO
协程本身不会自动执行（需要 asyncio.run）
想并发用 create_task / gather
async 适合 I/O 密集型任务
不适合 CPU 密集任务（那是多进程的领域）

12. 总结（思维导图级别）

async/await
│
├── async 定义协程       -> 返回 coroutine，不会自动执行
├── await 等待协程       -> 挂起当前任务
│
├── asyncio.run(main)     -> 启动整个异步程序
├── asyncio.create_task   -> 创建并发任务
├── asyncio.gather        -> 并发等待多个协程
│
└── 适合 I/O:
      - 网络请求
      - DB 查询
      - 文件操作
      - FastAPI