【一分钟快学】异步编程的革新：掌握 Python 3 的异步生成器之道

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2024年03月12日 20:36 · 阅读数 3

在Python 3.7中引入的“异步生成器”是一项重要特性，它扩展了Python的异步编程能力。异步生成器允许在等待操作（如I/O操作）时产生值，而不会阻塞整个事件循环。这是通过结合async和yield关键字实现的，使得生成器函数能够在每次产生一个值之前执行异步等待。

如何使用异步生成器

异步生成器的使用主要依赖于两个关键字：async def来定义一个异步函数，和yield来产生序列中的值。这使得你可以在函数体内使用await语句，等待异步操作完成，同时仍然能够像常规生成器一样产生值。

示例代码

import asyncio

async def async_generator_example():
    for item in range(3):
        # 模拟异步操作，如从数据库异步获取数据
        await asyncio.sleep(1)
        yield item

async def main():
    async for item in async_generator_example():
        print(f"Generated item: {item}")

# 运行事件循环
asyncio.run(main())

在上述代码中，async_generator_example函数是一个异步生成器，它每次产生一个值前都会异步等待1秒。在main函数中，使用async for循环来迭代异步生成器产生的值，这个循环将会等待每次yield的完成。

注意事项

正确使用async for：要迭代异步生成器，必须使用async for循环，而不是常规的for循环。
异步生成器的关闭：异步生成器在结束时需要被关闭，确保相关的资源被适当释放。Python会在异步生成器对象被垃圾回收时自动关闭它，但在某些情况下，你可能需要手动关闭（通过调用异步生成器的aclose()方法）。
性能考虑：虽然异步生成器对于处理异步流式数据非常有用，但它们也可能引入性能开销。确保在性能敏感的应用中谨慎使用。

异步生成器是Python异步编程的强大工具，特别适合于处理需要等待操作的数据流，如I/O密集型任务。通过结合使用async和yield，它们为Python程序提供了更灵活的并发编程模型。

演示代码举例

下面是一个使用异步生成器的完整示例代码，这个例子模拟了一个异步获取网站数据的场景。代码展示了如何定义异步生成器，以及如何使用async for循环来迭代异步生成器产生的值。

import asyncio

async def fetch_data_async(num_items):
    """异步生成器，模拟异步获取数据的过程
    
    参数:
    - num_items: 要获取的数据项数量
    """
    for item in range(num_items):
        # 模拟网络请求的延时
        await asyncio.sleep(1)
        # 产生一个值，这里简单地使用了当前的循环计数
        yield f"Data {item}"

async def main():
    """主函数，使用异步for循环来迭代异步生成器产生的数据"""
    # 初始化一个计数器，用于统计接收到的数据项数量
    count = 0
    # 使用异步for循环迭代异步生成器
    async for data in fetch_data_async(5):
        print(f"Received: {data}")
        count += 1
    print(f"Total data items received: {count}")

# 运行主函数
asyncio.run(main())

注释详解

异步生成器fetch_data_async：
- 使用async def定义了一个异步生成器函数，这允许函数内部使用await和yield。
- 函数模拟异步操作，如从网络异步获取数据，这里通过await asyncio.sleep(1)来模拟网络请求的延迟。
- 使用yield关键字产生数据项，这里简单地返回了一个字符串。
主函数main：
- 主函数使用async for循环来迭代异步生成器fetch_data_async产生的数据项。
- 在每次迭代中，打印接收到的数据，并递增计数器。
- 最后，打印接收到的总数据项数量。
事件循环的启动：
- 使用asyncio.run(main())来启动异步程序，这会运行主函数并管理事件循环。

这个例子展示了异步生成器在异步编程中的应用，尤其是在需要从异步操作（如网络请求）中逐步产生数据的场景。通过异步生成器，可以有效地将异步操作的结果以流式的方式处理，而不会阻塞程序的其它部分。