在Python中，异步编程是一种处理并发操作的编程范式。传统的同步编程在执行诸如网络I/O（输入/输出）或磁盘I/O操作时，程序会阻塞等待操作完成。而异步编程允许程序在等待这些操作时继续执行其他任务。例如，在一个简单的网络爬虫应用中，同步方式下，当请求一个网页时，程序会停止执行其他操作直到收到响应。而异步编程则可以在等待网页响应的同时发起其他网页的请求。
二、异步编程的核心组件：协程
协程是Python异步编程的核心构建块。协程类似于轻量级的线程，但与线程不同的是，协程由程序员显式地控制执行流程。在Python中，通过async def关键字来定义协程函数。例如：
async def my_coroutine():
# 协程体内容
pass
协程在执行过程中可以暂停并将控制权交回事件循环。事件循环是异步编程中的调度器，它负责管理协程的执行顺序。当一个协程遇到await关键字时，它会暂停执行并等待某个异步操作完成，例如等待一个网络请求的响应或者一个文件的读取完成。
三、异步I/O操作
Python的异步编程在I/O密集型任务中展现出很大的优势。以aiohttp库为例，它用于进行异步的HTTP请求。在异步模式下，可以同时发送多个HTTP请求而不必等待每个请求依次完成。
import aiohttp
import asyncio
async def fetch(session, url):
async with session.get(url) as response:
return await response.text()
async def main():
async with aiohttp.ClientSession() as session:
urls = [‘http://example.com/page1’, ‘http://example.com/page2’]
tasks = []
for url in urls:
task = asyncio.ensure_future(fetch(session, url))
tasks.append(task)
responses = await asyncio.gather(*tasks)
for response in responses:
print(response)
asyncio.run(main())
在这个例子中，fetch协程用于发送单个HTTP请求并获取响应。main协程创建了多个fetch协程任务，并通过asyncio.gather来并发执行这些任务并收集结果。
四、异步编程中的错误处理
在异步编程中，错误处理也是一个重要的方面。由于协程的异步特性，异常可能在不同的执行阶段抛出。使用try – except块来捕获协程中的异常。例如：
async def error_coroutine():
try:
# 可能出错的异步操作
pass
except Exception as e:
print(f”An error occurred: {e}”)