Python中的异步生成器与异步推导式

描述
异步生成器和异步推导式是Python异步编程体系中的重要组成部分，它们将生成器和推导式的概念扩展到了异步上下文。异步生成器允许在生成器函数中使用await表达式，而异步推导式则提供了简洁的语法来创建异步可迭代对象。理解这些特性对于编写高效的异步代码至关重要。

知识点详解

1. 异步生成器（Asynchronous Generator）

   • 定义：使用async def定义且包含yield语句的函数
   • 特点：返回异步生成器对象，支持异步迭代
   • 核心方法：
     • __anext__(): 返回awaitable对象，用于获取下一个值
     • __aiter__(): 返回异步迭代器自身

2. 异步推导式（Asynchronous Comprehension）

   • 语法：在普通推导式前加async
   • 类型：支持异步列表推导、异步集合推导、异步字典推导
   • 限制：不能使用异步生成器表达式（语法冲突）

循序渐进讲解

第一步：同步生成器的局限性

def sync_generator():
    for i in range(3):
        time.sleep(1)  # 同步阻塞
        yield i

# 在异步函数中调用会产生阻塞
async def main():
    for item in sync_generator():  # 会阻塞事件循环
        print(item)

第二步：异步生成器基本结构

import asyncio

async def async_gen():
    for i in range(3):
        await asyncio.sleep(1)  # 异步等待
        yield i  # 异步生成

# 正确使用方式
async def main():
    async for item in async_gen():  # 异步迭代
        print(item)

第三步：异步生成器内部机制

1. 函数调用时立即返回异步生成器对象
2. 每次async for迭代：
   • 调用__anext__()返回awaitable
   • 用await执行直到下一个yield
   • yield返回值并暂停，保持状态

第四步：异步推导式语法

async def fetch_data(n):
    await asyncio.sleep(0.1)
    return n * 2

# 异步列表推导
async def main():
    results = [await fetch_data(i) async for i in range(5)]
    # 等价于：
    results = []
    async for i in range(5):
        results.append(await fetch_data(i))

第五步：复杂异步推导式

# 带条件的异步字典推导
async def process_data():
    return {
        i: value 
        async for i in range(10) 
        if (value := await fetch_data(i)) > 5
    }

第六步：异常处理

async def failing_agen():
    for i in range(3):
        if i == 1:
            raise ValueError("出错啦")
        yield i

async def main():
    try:
        async for item in failing_agen():
            print(item)
    except ValueError as e:
        print(f"捕获异常: {e}")

第七步：实际应用场景

# 异步分页查询
async def paginated_fetch(url):
    page = 0
    while True:
        data = await fetch_page(url, page)
        if not data:
            break
        for item in data:
            yield item
        page += 1

# 使用示例
async def process_all_data():
    async for record in paginated_fetch("/api/data"):
        await process_record(record)

关键要点总结

1. 异步生成器通过async for进行迭代，普通for循环会报错
2. 异步推导式中的await只能出现在最外层异步for前面
3. 异步生成器需要显式关闭或使用async with管理资源
4. 这些特性使异步代码保持简洁的同时不阻塞事件循环

这个知识点体现了Python异步编程的优雅设计，将同步编程中熟悉的模式自然延伸到异步领域。