在高并发网络应用中，传统的 socket 和 socketserver 可能会遇到 阻塞 问题。Python 的 asyncio 提供了一种 异步 IO 机制，可以实现高效的网络编程。

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6.1 asyncio 基础

asyncio 允许使用 async 和 await 关键字编写 非阻塞 代码。

6.1.1 创建异步任务

import asyncio

async def my_task():
    print("任务开始...")
    await asyncio.sleep(2)  # 模拟 IO 操作
    print("任务完成！")

asyncio.run(my_task())

6.1.2 并发执行多个任务

import asyncio

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

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

asyncio.run(main())

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6.2 异步 TCP 服务器

使用 asyncio 可以创建 异步 TCP 服务器，支持高并发连接。

6.2.1 异步 TCP 服务器

import asyncio

async def handle_client(reader, writer):
    data = await reader.read(100)  # 读取数据
    message = data.decode()
    addr = writer.get_extra_info("peername")
    print(f"收到来自 {addr} 的数据: {message}")

    writer.write(b"Hello from Async TCP Server")
    await writer.drain()  # 发送数据
    writer.close()

async def main():
    server = await asyncio.start_server(handle_client, "0.0.0.0", 8888)
    print("异步 TCP 服务器运行在端口 8888...")
    async with server:
        await server.serve_forever()

asyncio.run(main())

6.2.2 异步 TCP 客户端

import asyncio

async def tcp_client():
    reader, writer = await asyncio.open_connection("127.0.0.1", 8888)
    writer.write(b"Hello Async Server")
    await writer.drain()

    response = await reader.read(100)
    print(f"收到服务器响应: {response.decode()}")

    writer.close()
    await writer.wait_closed()

asyncio.run(tcp_client())

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6.3 异步 UDP 服务器

6.3.1 异步 UDP 服务器

import asyncio

class MyUDPServerProtocol(asyncio.DatagramProtocol):
    def datagram_received(self, data, addr):
        print(f"收到来自 {addr} 的数据: {data.decode()}")
        self.transport.sendto(b"Hello from Async UDP Server", addr)

async def main():
    loop = asyncio.get_running_loop()
    transport, protocol = await loop.create_datagram_endpoint(
        lambda: MyUDPServerProtocol(), local_addr=("0.0.0.0", 9999)
    )
    print("异步 UDP 服务器运行在端口 9999...")
    await asyncio.sleep(3600)  # 运行 1 小时

asyncio.run(main())

6.3.2 异步 UDP 客户端

import asyncio

async def udp_client():
    loop = asyncio.get_running_loop()
    transport, protocol = await loop.create_datagram_endpoint(
        lambda: asyncio.DatagramProtocol(), remote_addr=("127.0.0.1", 9999)
    )

    transport.sendto(b"Hello Async UDP Server")
    await asyncio.sleep(1)  # 等待服务器响应

asyncio.run(udp_client())

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6.4 aiohttp：异步 HTTP 客户端与服务器

aiohttp 是一个 异步 HTTP 库，适用于爬虫、API 调用和 Web 服务器。

6.4.1 安装 aiohttp

pip install aiohttp

6.4.2 创建异步 HTTP 服务器

from aiohttp import web

async def handle(request):
    return web.Response(text="Hello, Async HTTP Server!")

app = web.Application()
app.router.add_get("/", handle)

web.run_app(app, host="0.0.0.0", port=8080)

6.4.3 创建异步 HTTP 客户端

import aiohttp
import asyncio

async def fetch():
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        async with session.get("http://127.0.0.1:8080") as response:
            print(await response.text())

asyncio.run(fetch())

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下篇文章我们将介绍 WebSocket 编程，实现实时双向通信！