Python实例题：Python协程详解公开课

news2025/5/11 12:43:38

Python实例题

题目

Python协程详解公开课

课程目标

本次公开课旨在让学员深入理解 Python 协程的概念、原理和使用方法，掌握协程在异步编程中的优势，能够运用协程编写简单的异步程序。

课程内容规划

1. 课程开场（5 分钟）

介绍公开课的主题和目标，阐述协程在 Python 异步编程中的重要性。
列举一些协程的应用场景，如网络爬虫、服务器端编程等。

2. 基础概念讲解（15 分钟）

并发与并行：
- 并发是指在一段时间内，多个任务交替执行，宏观上看起来是同时进行的。
- 并行是指在同一时刻，多个任务真正地同时执行，需要多核处理器支持。
线程与进程：
- 进程是程序在操作系统中的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位。
- 线程是进程中的一个执行单元，是 CPU 调度和分派的基本单位。
协程的定义：协程是一种比线程更加轻量级的并发编程方式，它可以在一个线程内实现多个任务的并发执行，通过暂停和恢复执行来切换任务。

3. Python 协程的实现方式（20 分钟）

生成器实现协程：
- 生成器是 Python 中一种特殊的迭代器，通过 yield 关键字可以实现协程的暂停和恢复。
- 示例代码：

def simple_coroutine():
    print('协程启动')
    x = yield
    print(f'接收到的值: {x}')

coro = simple_coroutine()
next(coro)  # 启动协程
coro.send(10)  # 向协程发送值

代码解释：simple_coroutine 是一个生成器函数，通过 yield 关键字暂停执行，等待外部发送值。next(coro) 用于启动协程，coro.send(10) 向协程发送值并恢复协程的执行。
async/await 语法：
- Python 3.5 及以上版本引入了 async/await 语法，使得协程的编写更加简洁和直观。
- 示例代码：

import asyncio

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

async def main():
    await asyncio.gather(hello(), hello())

asyncio.run(main())

代码解释：async def 定义一个异步函数，await 用于暂停异步函数的执行，等待另一个异步操作完成。asyncio.gather 用于并发执行多个异步任务。

4. 异步 I/O 与协程（20 分钟）

阻塞 I/O 与非阻塞 I/O：
- 阻塞 I/O 会导致程序在进行 I/O 操作时暂停执行，直到操作完成。
- 非阻塞 I/O 允许程序在进行 I/O 操作时继续执行其他任务，通过轮询或回调机制获取操作结果。
协程在异步 I/O 中的应用：
- 协程可以与异步 I/O 结合，实现高效的并发编程。例如，使用 asyncio 库进行网络请求。
- 示例代码：

import asyncio
import aiohttp

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:
        tasks = []
        urls = ['http://example.com', 'http://example.org']
        for url in urls:
            task = asyncio.create_task(fetch(session, url))
            tasks.append(task)
        results = await asyncio.gather(*tasks)
        for result in results:
            print(len(result))

asyncio.run(main())