Python协程异步与同步机制详解及代码对比

小满

发布时间：2026-10-13| 8人浏览过

原创

本文通过Python代码示例，深入解析同步与异步、阻塞与非阻塞的核心区别。利用gevent、多线程及多进程对比执行效率，结合生活化比喻阐明异步IO的优势，帮助开发者理解协程在提升程序性能中的作用。

以下代码分别采用协程、多线程和多进程三种方式运行，直观展示异步操作与同步操作的执行差异。

import gevent
import threading
import multiprocessing
# 这里展示同步和异步的性能区别，可以看到异步直接同时执行并完成，
# 而同步，需要等待第一个完成后再次执行下一个，是有顺序的执行，而异步不需要
import time


def task(pid):
  gevent.sleep(0.5)
  print('Task %s done' % pid)

def task2(pid):
  time.sleep(0.5)
  print('Task %s done'%pid)

def synchronous():
  for i in range(1, 10):
    task(i)

def asynchronous():
  threads = [gevent.spawn(task, i) for i in range(1,10)]
  gevent.joinall(threads)

def thread_chronous():
  t_list = []
  for i in range(1,10):
    t = threading.Thread(target=task2,args=(i,))
    t.start()
    t_list.append(t)
  for j in t_list:
    j.join()

def multi_chronous():
  t_list = []
  for i in range(1, 10):
    t = multiprocessing.Process(target=task2, args=(i,))
    t.start()
    t_list.append(t)
  for j in t_list:
    j.join()

# 同步执行
print('Synchronous:')
synchronous()
# 开启协程异步执行 自动切换函数
print('Asynchronous:')
asynchronous()
# 开启线程异步执行
print('Threading')
thread_chronous()
# 开启进程的异步执行
if __name__ == '__main__':
  print('Multiprocess')
  multi_chronous()

对于异步与同步概念的一些理解：

同步与异步的核心区别在于是否等待IO操作的结果。以在麦当劳点餐为例，若你点了一个汉堡，被告知需要现做并等待5分钟，你必须站在收银台前等待直至拿到汉堡，随后才能去逛商场，这种模式属于同步IO。

若点汉堡时被告知需等待5分钟，但你可以先离开去逛商场，待汉堡做好后商家通知你，此时你可以立即去处理其他事务，这种模式属于异步IO。

假设老张爱喝茶，废话少说，直接煮开水。涉及人物有老张以及两把水壶：一把普通水壶（简称水壶）和一把会响的水壶（简称响水壶）。

情形1：老张将水壶放在火上，原地等待水开（同步阻塞）。老张自感这种做法有些傻。

情形2：老张将水壶放在火上，去客厅看电视，并时不时去厨房查看水是否开了（同步非阻塞）。老张仍觉得有些傻，于是升级装备，买了一把会响笛的水壶。水开后，水壶会发出响亮的嘀声。

情形3：老张将响水壶放在火上，原地等待水开（异步阻塞）。老张认为这样干等没有意义。

情形4：老张将响水壶放在火上，去客厅看电视，在水壶响之前不再查看，听到响声后再去拿壶（异步非阻塞）。老张觉得自己变得聪明了。所谓同步与异步，是相对于水壶而言的。普通水壶执行同步操作；响水壶执行异步操作。虽然两者都能烧水，但响水壶能在完工后主动提示老张水已烧开，这是普通水壶无法做到的。同步模式下，调用者只能轮询自身状态（如情形2），导致老张效率低下。所谓阻塞与非阻塞，是相对于老张而言的。原地等待的老张处于阻塞状态；看电视的老张处于非阻塞状态。在情形1和情形3中，老张都是阻塞的，甚至媳妇喊他都没反应。尽管情形3中的水壶是异步的，但对于原地等待的老张而言意义不大。因此，异步通常与非阻塞配合使用，这样才能充分发挥异步的优势。

以上关于Python协程中异步与同步区别的详解内容分享完毕，希望能为读者提供参考，并欢迎大家继续支持本站。