Python asyncio 非同步程式完整教學：從 async/await 到實戰應用一次搞懂

如果你寫 Python 寫了一段時間，一定碰過這種情境：程式需要同時發送好幾個 API 請求，但用傳統的同步寫法只能一個一個慢慢等。這時候 asyncio 就是你的救星。

老實說，我第一次接觸 asyncio 的時候也是一頭霧水。但花了兩個專案的時間摸索之後，我現在覺得這真的是每個 Python 開發者都該學的技能。

什麼是 asyncio？為什麼你需要它

asyncio 是 Python 標準庫中的非同步 I/O 框架。它讓你在單一執行緒中同時處理多個 I/O 操作。跟 threading 最大的差別是 asyncio 使用協作式多工，沒有 race condition 問題。

如果你之前學過 Python Selenium 動態爬蟲，你一定知道等待頁面載入有多浪費時間。asyncio 就是解決這類等待問題的利器。

同步 vs 非同步：一個煮泡麵的比喻

想像你在煮三碗泡麵。同步：一碗一碗慢慢等，要花三倍時間。非同步：同時燒三壺水，總時間跟煮一碗差不多。

async/await 基礎語法教學

import asyncio

async def fetch_data(url):
    print(f"開始請求 {url}")
    await asyncio.sleep(2)
    print(f"完成請求 {url}")
    return f"{url} 的資料"

async def main():
    result = await fetch_data("https://api.example.com")
    print(result)

asyncio.run(main())

重點：async def 定義協程函式，await 暫停當前協程，asyncio.run() 是進入點。

Event Loop 事件迴圈的運作原理

Event Loop 是 asyncio 的心臟，不斷檢查準備好的協程、執行它們、把控制權交給下一個。

async def task(name, seconds):
    print(f"任務 {name} 開始")
    await asyncio.sleep(seconds)
    print(f"任務 {name} 完成")

async def main():
    await asyncio.gather(task("A", 3), task("B", 1), task("C", 2))

asyncio.run(main())

TaskGroup 結構化併發（Python 3.11+）

Python 3.11 引入的 TaskGroup，提供更好的錯誤處理。

async def main():
    async with asyncio.TaskGroup() as tg:
        task1 = tg.create_task(fetch_data("url1"))
        task2 = tg.create_task(fetch_data("url2"))
    print(task1.result(), task2.result())

asyncio.gather 同時執行多個協程

results = await asyncio.gather(
    fetch_data("url1"), fetch_data("url2"),
    return_exceptions=True
)

實戰：用 aiohttp 做非同步 HTTP 請求

import aiohttp, asyncio

async def fetch_url(session, url):
    async with session.get(url) as response:
        return await response.text()

async def main():
    urls = ["https://httpbin.org/delay/1", "https://httpbin.org/delay/2"]
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        results = await asyncio.gather(*[fetch_url(session, u) for u in urls])

asyncio.run(main())

如果你在做排程自動化，asyncio 搭配 aiohttp 是絕配。

新手常見的 5 個錯誤

1. 忘記 await
2. 用 time.sleep 而不是 asyncio.sleep
3. 把 CPU 密集任務丟進 asyncio
4. 手動管理 event loop
5. 沒有處理例外

什麼時候該用 asyncio？

如果你正在學 FastAPI 建立 REST API，asyncio 幾乎是必學的。

結語

如果你是 Python 新手，建議先把虛擬環境搞熟，再來學 asyncio。