python协程调度的流程

舞夢輝影
发布: 2025-10-02 14:50:02
原创
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Python协程依赖事件循环实现协作式调度,通过async/await语法定义和控制协程的挂起与恢复;调用async函数返回协程对象,需封装为任务(Task)并注册到事件循环;事件循环维护就绪与等待队列,当协程遇到await时主动让出CPU,执行权交还事件循环,后者从就绪队列中选取下一个任务执行;IO完成或定时器到期等事件通过回调机制通知事件循环唤醒对应协程;调度基于单线程协作原则,不保证公平性,长时间不await的协程可能阻塞其他任务,因此需避免CPU密集型操作;多核并行需结合进程池或线程池处理阻塞任务。

python协程调度的流程

Python协程的调度依赖事件循环(Event Loop),它负责管理协程的挂起、恢复与执行顺序。整个流程围绕async/await语法和事件循环展开,核心在于异步任务的协作式调度,而不是抢占式。

协程对象的创建与注册

当你定义一个async def函数时,调用它并不会立即执行,而是返回一个协程对象。这个对象需要被显式地提交给事件循环才能运行。

常见方式是通过asyncio.create_task()loop.create_task()将协程包装成任务(Task),任务会被自动加入事件循环的待处理队列中。

  • 协程函数调用产生协程对象
  • 任务(Task)封装协程,使其能被事件循环调度
  • 事件循环维护就绪队列和等待队列

事件循环驱动执行

事件循环持续运行,检查哪些协程可以执行。它采用单线程协作式调度:当一个协程遇到await表达式(如等待IO、sleep、其他协程),它会主动让出控制权。

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此时,事件循环会暂停该协程的执行,保存其上下文,并切换到另一个就绪状态的任务。

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  • await 触发挂起,协程进入等待状态
  • 事件循环从就绪队列取出下一个可运行任务
  • 任务恢复执行,直到再次遇到 await 或完成

回调与就绪通知

当某个等待操作完成(比如网络响应到达、定时器到期),底层机制会通过回调通知事件循环,将对应的协程重新放入就绪队列。

例如使用asyncio.sleep()时,事件循环会记录超时时间,时间到后自动唤醒协程。

  • IO完成或条件满足时触发回调
  • 回调将等待中的任务重新激活
  • 事件循环在下一轮迭代中调度这些任务

调度的基本原则

Python协程不保证公平调度,长时间不await的协程可能阻塞其他任务。因此编写协程代码时需注意避免CPU密集型操作。

  • 协程必须主动交出控制权(通过 await)才能实现并发
  • 事件循环在同一时间只运行一个协程(单线程)
  • 多核并行需结合进程池或线程池处理阻塞操作

基本上就这些。理解协程调度的关键是搞清“谁在什么时候让出CPU”以及“事件循环如何决定下一个执行谁”。整个机制轻量高效,但依赖程序员合理使用 await 来保持协作性。

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