Python协程调度机制全解析

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Python协程依赖事件循环实现协作式调度，通过async/await语法定义和控制协程的挂起与恢复；调用async函数返回协程对象，需封装为任务（Task）并注册到事件循环；事件循环维护就绪与等待队列，当协程遇到await时主动让出CPU，执行权交还事件循环，后者从就绪队列中选取下一个任务执行；IO完成或定时器到期等事件通过回调机制通知事件循环唤醒对应协程；调度基于单线程协作原则，不保证公平性，长时间不await的协程可能阻塞其他任务，因此需避免CPU密集型操作；多核并行需结合进程池或线程池处理阻塞任务。

Python协程的调度依赖事件循环（Event Loop），它负责管理协程的挂起、恢复与执行顺序。整个流程围绕async/await语法和事件循环展开，核心在于异步任务的协作式调度，而不是抢占式。

协程对象的创建与注册

当你定义一个async def函数时，调用它并不会立即执行，而是返回一个协程对象。这个对象需要被显式地提交给事件循环才能运行。

常见方式是通过asyncio.create_task()或loop.create_task()将协程包装成任务（Task），任务会被自动加入事件循环的待处理队列中。

• 协程函数调用产生协程对象
• 任务（Task）封装协程，使其能被事件循环调度
• 事件循环维护就绪队列和等待队列

事件循环驱动执行

事件循环持续运行，检查哪些协程可以执行。它采用单线程协作式调度：当一个协程遇到await表达式（如等待IO、sleep、其他协程），它会主动让出控制权。

此时，事件循环会暂停该协程的执行，保存其上下文，并切换到另一个就绪状态的任务。

• await 触发挂起，协程进入等待状态
• 事件循环从就绪队列取出下一个可运行任务
• 任务恢复执行，直到再次遇到 await 或完成

回调与就绪通知

当某个等待操作完成（比如网络响应到达、定时器到期），底层机制会通过回调通知事件循环，将对应的协程重新放入就绪队列。

例如使用asyncio.sleep()时，事件循环会记录超时时间，时间到后自动唤醒协程。

• IO完成或条件满足时触发回调
• 回调将等待中的任务重新激活
• 事件循环在下一轮迭代中调度这些任务

调度的基本原则

Python协程不保证公平调度，长时间不await的协程可能阻塞其他任务。因此编写协程代码时需注意避免CPU密集型操作。

• 协程必须主动交出控制权（通过 await）才能实现并发
• 事件循环在同一时间只运行一个协程（单线程）
• 多核并行需结合进程池或线程池处理阻塞操作

基本上就这些。理解协程调度的关键是搞清“谁在什么时候让出CPU”以及“事件循环如何决定下一个执行谁”。整个机制轻量高效，但依赖程序员合理使用 await 来保持协作性。

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