Python def vs async def

正是製做Tool前先來了解一下常見的兩個函數定義方法，分別是 def 和 async def ，這兩個到底哪裡不一樣呢?

def (同步)

def 關鍵字用於定義一個常規函式，當呼叫常規函式時，程式的執行會被阻塞，直到函式返回。

範例

import time

def say_hello(name: str):
  print(f"準備向 {name} 問好...")
  time.sleep(2)  # 模擬一個阻塞的 I/O 操作
  print(f"你好, {name}!")

say_hello("世界")
say_hello("使用者")

執行流程

1. 呼叫 say_hello("世界")。
2. 程式輸出「準備向 世界 問好...」。
3. 程式等待 2 秒。
4. 程式輸出「你好, 世界!」。
5. 呼叫 say_hello("使用者")。
6. 程式輸出「準備向 使用者 問好...」。
7. 程式等待 2 秒。
8. 程式輸出「你好, 使用者!」。

總執行時間約為 4 秒。

async def (非同步)

async def 關鍵字用於定義一個協程，這是一種可以暫停和恢復的特殊函式。

協程用於非同步程式設計，允許程式在等待操作完成時執行其他任務。

非同步的優點

• 效能： 對於 I/O 密集型任務（例如：網路請求、檔案讀寫），非同步程式碼可以顯著提高效能。當一個任務在等待 I/O 操作完成時，程式可以切換到執行其他任務，而不是空閒等待。
• 並發性： 非同步程式碼可以輕鬆地處理數千個並發連接，而不會為每個連接創建一個新的執行緒。這使得它非常適合開發高效能的網路應用程式。
• 響應性： 在圖形化使用者介面 (GUI) 應用程式中，非同步程式碼可以防止介面在執行長時間運行的任務時被凍結。

範例

import asyncio

async def say_hello(name: str):
  print(f"準備向 {name} 問好...")
  await asyncio.sleep(2)  # 非阻塞的睡眠
  print(f"你好, {name}!")

async def main():
  await asyncio.gather(
    say_hello("世界"),
    say_hello("使用者")
  )

asyncio.run(main())

執行流程

1. asyncio.run(main()) 啟動事件循環。
2. main() 呼叫 asyncio.gather() 並傳入兩個 say_hello 協程。
3. 呼叫 say_hello("世界")。
4. 程式輸出「準備向 世界 問好...」。
5. await asyncio.sleep(2) 暫停協程，並允許事件循環執行其他任務。
6. 呼叫 say_hello("使用者")。
7. 程式輸出「準備向 使用者 問好...」。
8. await asyncio.sleep(2) 也暫停這個協程。
9. 事件循環等待兩個 asyncio.sleep() 呼叫完成。
10. 2 秒後，第一個 say_hello 協程恢復並輸出「你好, 世界!」。
11. 第二個 say_hello 協程恢復並輸出「你好, 使用者!」。

總執行時間約為 2 秒，因為兩個 say_hello 協程是並發執行的。

總結