异步(Async)

我们之所以很少自己实现协程库, 是因为实现后往往发现, 只不过是做了一版不够完善的async特性. 那么, 什么是async呢?

Async是语言为支持异步IO而设计的一套协程调度机制, 目标是提高单线程IO效率和吞吐量. 相比原始协程, 它更符合人体工学.

Async 提供的新特性¶

async 在语言中引入两个核心概念:

• 一组关键词 async 和 await, 使用它们可以更好地定义协程及协程之间的调度.
• 一个协程队列, 所有被挂起的协程会进入该队列, 待可运行时则出队执行. JavaScript中该队列隐式存在, 其他语言则需显式定义.

1
2
3
4
5
6
async function fetchData(url) {
  const response = await fetch(url);
  const data = await response.text();
  console.log(data);
}
fetchData('https://example.com');

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
import asyncio
import aiohttp

async def fetch_data(url):
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        async with session.get(url) as resp:
            data = await resp.text()
            print(data)

# 隐式定义了协程队列, 并把fetch_data对应的协程加入其中并执行
asyncio.run(fetch_data('https://example.com'))

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
use async_std::task;
use surf;

async fn fetch_data(url: &str) -> Result<(), surf::Exception> {
    let mut res = surf::get(url).await?;
    let body = res.body_string().await?;
    println!("{}", body);
    Ok(())
}

fn main() {
    task::block_on(fetch_data("https://example.com")).unwrap();
}

在使用上

• async 关键词置于函数定义前, 声明该函数为async function. 调用async function 会返回一个coroutine.
• 在异步函数调用前加await, 表示被调用协程开始执行, 而当前协程挂起并加入队列. 参考async/await 工作原理. 当被调用协程完成后, 当前协程被唤醒, 检测await任务状态完成, 则继续执行后续代码.

async特性易于理解, 使用时无需深入了解其底层原理. 不同语言实现细节不同, 此处不再展开.

什么时候使用 async¶

适用于IO密集且性能关键的场景, 如大量文件读写, 大量 URL 请求, 大量 API 调用, 数据库访问等.

如何实现自己的 async Function?¶

语言或标准库通常内置各种async function, 如文件读写, 网络请求等. 开发者只需通过await调用这些async function, 组合实现自己的async function即可.

开发时, 建议先实现同步版本并进行性能测试, 只有在必要时才改写为async版本. 这样更易于调试, 避免陷入过早优化的陷阱.