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面试题:Python协程在异步I/O场景下的应用

假设你需要开发一个网络爬虫程序,需要同时处理大量的HTTP请求。请描述如何使用Python的协程来实现高效的异步I/O操作,以提高爬虫的效率。请给出关键代码示例并解释每一步的作用。
24.6万 热度难度
编程语言Python

知识考点

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面试题答案

一键面试
  1. 引入必要的库
    • 在Python中,aiohttp库用于处理异步HTTP请求,asyncio库用于管理协程。
    import asyncio
    import aiohttp
    
  2. 定义一个异步函数来处理单个HTTP请求
    • 这里定义一个fetch函数,它接收一个URL作为参数。
    • 在函数内部,使用aiohttp.ClientSession来创建一个会话,这个会话用于发送HTTP请求。
    • async with语句确保会话在使用完毕后正确关闭。
    • 使用session.get方法发送GET请求,并通过await等待请求完成,获取响应。
    • 最后返回响应的文本内容。
    async def fetch(session, url):
        async with session.get(url) as response:
            return await response.text()
    
  3. 定义一个主函数来管理多个请求
    • 定义main函数,在函数内部创建一个aiohttp.ClientSession对象。
    • 创建一个任务列表tasks,通过循环遍历URL列表,为每个URL创建一个fetch任务,并添加到任务列表中。
    • 使用await asyncio.gather(*tasks)来并发执行所有任务,并等待所有任务完成,收集所有任务的结果。
    async def main(urls):
        async with aiohttp.ClientSession() as session:
            tasks = []
            for url in urls:
                task = asyncio.create_task(fetch(session, url))
                tasks.append(task)
            results = await asyncio.gather(*tasks)
            return results
    
  4. 运行主函数
    • 定义一个URL列表urls
    • 使用asyncio.run(main(urls))来运行main函数,从而启动整个异步爬虫流程。
    if __name__ == '__main__':
        urls = ['http://example.com', 'http://example.org', 'http://example.net']
        asyncio.run(main(urls))
    

在上述代码中,协程的使用使得在处理HTTP请求时,程序不会阻塞等待请求完成,而是可以在等待I/O操作(如网络请求)的过程中切换到其他任务,从而提高了整体的效率,实现了高效的异步I/O操作。