Python面试题：在 Python 中，如何处理异步编程？

在 Python 中，异步编程可以使用 asyncio 库，该库提供了一些工具和功能来编写异步代码。以下是处理异步编程的几个关键概念和示例。

关键概念

异步函数（coroutine）：使用 async def 定义的函数。
等待（await）：在异步函数内部使用 await 关键字等待一个异步操作完成。
事件循环（event loop）：异步操作的调度器，管理所有的异步任务和回调。
任务（task）：由事件循环调度执行的协程。

基本示例

以下是一个简单的异步函数示例：

import asyncio

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

# 获取事件循环并运行异步函数
asyncio.run(say_hello())

在这个示例中，say_hello 是一个异步函数，它在打印 “Hello” 后等待一秒钟，然后打印 “World”。

并发执行多个异步函数

可以使用 asyncio.gather 并发执行多个异步函数：

import asyncio

async def say_after(delay, message):
    await asyncio.sleep(delay)
    print(message)

async def main():
    task1 = asyncio.create_task(say_after(1, "Hello"))
    task2 = asyncio.create_task(say_after(2, "World"))

    await task1
    await task2

asyncio.run(main())

在这个示例中，main 函数创建了两个任务 task1 和 task2，并发执行它们。say_after 函数等待指定的时间后打印消息。

异步 I/O 操作

异步编程特别适用于 I/O 密集型任务，如网络请求。以下是一个使用 aiohttp 库进行异步 HTTP 请求的示例：

import aiohttp
import asyncio

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

async def main():
    url = 'https://www.example.com'
    html = await fetch(url)
    print(html)

asyncio.run(main())

在这个示例中，fetch 函数使用 aiohttp 库进行异步 HTTP 请求，main 函数调用 fetch 并打印响应内容。

超时处理

可以使用 asyncio.wait_for 设置超时：

import asyncio

async def say_hello():
    await asyncio.sleep(2)
    return "Hello, World!"

async def main():
    try:
        result = await asyncio.wait_for(say_hello(), timeout=1)
        print(result)
    except asyncio.TimeoutError:
        print("The coroutine took too long to complete")

asyncio.run(main())

在这个示例中，如果 say_hello 函数在 1 秒内没有完成，将会引发 asyncio.TimeoutError。

异步上下文管理器和迭代器

可以使用 async with 和 async for 处理异步上下文管理器和迭代器：

import aiohttp
import asyncio

class AsyncContextManager:
    async def __aenter__(self):
        print("Entering context")
        return self

    async def __aexit__(self, exc_type, exc, tb):
        print("Exiting context")

    async def do_something(self):
        await asyncio.sleep(1)
        print("Doing something")

async def main():
    async with AsyncContextManager() as manager:
        await manager.do_something()

asyncio.run(main())