目錄

Python實例題

題目

課程目標

課程內容規劃

1. 課程開場（5 分鐘）

2. 基礎概念講解（15 分鐘）

并發與并行：

線程與進程：

3. Python 協程的實現方式（20 分鐘）

生成器實現協程：

4. 異步 I/O 與協程（20 分鐘）

阻塞 I/O 與非阻塞 I/O：

協程在異步 I/O 中的應用：

5. 互動環節（15 分鐘）

6. 課程總結（5 分鐘）

教學建議

注意事項

Python實例題

題目

Python協程詳解公開課

課程目標

本次公開課旨在讓學員深入理解 Python 協程的概念、原理和使用方法，掌握協程在異步編程中的優勢，能夠運用協程編寫簡單的異步程序。

課程內容規劃

1. 課程開場（5 分鐘）

• 介紹公開課的主題和目標，闡述協程在 Python 異步編程中的重要性。
• 列舉一些協程的應用場景，如網絡爬蟲、服務器端編程等。

2. 基礎概念講解（15 分鐘）

• 并發與并行：

  • 并發是指在一段時間內，多個任務交替執行，宏觀上看起來是同時進行的。
  • 并行是指在同一時刻，多個任務真正地同時執行，需要多核處理器支持。

• 線程與進程：

  • 進程是程序在操作系統中的一次執行過程，是系統進行資源分配和調度的基本單位。
  • 線程是進程中的一個執行單元，是 CPU 調度和分派的基本單位。
• 協程的定義：協程是一種比線程更加輕量級的并發編程方式，它可以在一個線程內實現多個任務的并發執行，通過暫停和恢復執行來切換任務。

3. Python 協程的實現方式（20 分鐘）

• 生成器實現協程：

  • 生成器是 Python 中一種特殊的迭代器，通過?yield?關鍵字可以實現協程的暫停和恢復。
  • 示例代碼：

def simple_coroutine():print('協程啟動')x = yieldprint(f'接收到的值: {x}')coro = simple_coroutine()
next(coro)  # 啟動協程
coro.send(10)  # 向協程發送值

• 代碼解釋：simple_coroutine?是一個生成器函數，通過?yield?關鍵字暫停執行，等待外部發送值。next(coro)?用于啟動協程，coro.send(10)?向協程發送值并恢復協程的執行。
• async/await?語法：
  • Python 3.5 及以上版本引入了?async/await?語法，使得協程的編寫更加簡潔和直觀。
  • 示例代碼：

import asyncioasync def hello():print('Hello')await asyncio.sleep(1)print('World')async def main():await asyncio.gather(hello(), hello())asyncio.run(main())

• 代碼解釋：async def?定義一個異步函數，await?用于暫停異步函數的執行，等待另一個異步操作完成。asyncio.gather?用于并發執行多個異步任務。

4. 異步 I/O 與協程（20 分鐘）

• 阻塞 I/O 與非阻塞 I/O：

  • 阻塞 I/O 會導致程序在進行 I/O 操作時暫停執行，直到操作完成。
  • 非阻塞 I/O 允許程序在進行 I/O 操作時繼續執行其他任務，通過輪詢或回調機制獲取操作結果。

• 協程在異步 I/O 中的應用：

  • 協程可以與異步 I/O 結合，實現高效的并發編程。例如，使用?asyncio?庫進行網絡請求。
  • 示例代碼：

import asyncio
import aiohttpasync def fetch(session, url):async with session.get(url) as response:return await response.text()async def main():async with aiohttp.ClientSession() as session:tasks = []urls = ['http://example.com', 'http://example.org']for url in urls:task = asyncio.create_task(fetch(session, url))tasks.append(task)results = await asyncio.gather(*tasks)for result in results:print(len(result))asyncio.run(main())

• 代碼解釋：fetch?函數是一個異步函數，用于發送 HTTP 請求并獲取響應內容。main?函數中創建多個異步任務，并使用?asyncio.gather?并發執行這些任務。

5. 互動環節（15 分鐘）

• 提出一些與協程相關的問題，讓學員思考并回答，如 “協程與線程的區別是什么？”“在什么場景下適合使用協程？”
• 讓學員嘗試修改示例代碼，實現一些簡單的功能，如增加異步任務的數量、修改請求的 URL 等。
• 解答學員在互動過程中提出的問題。

6. 課程總結（5 分鐘）

• 回顧本次公開課的重點內容，包括協程的概念、實現方式、異步 I/O 與協程的結合等。
• 鼓勵學員課后繼續深入學習 Python 協程，推薦相關的學習資源，如官方文檔、在線教程等。

教學建議

• 采用理論與實踐相結合的教學方法，通過示例代碼讓學員更好地理解協程的概念和使用方法。
• 注重與學員的互動，及時解答學員的疑問，鼓勵學員積極參與互動環節。
• 提供詳細的代碼注釋和解釋，幫助學員理解代碼邏輯。

注意事項

• 確保學員具備一定的 Python 基礎知識，如函數、類、迭代器等。
• 控制好課程進度，避免時間過長或過短。在講解復雜概念時，可以適當增加一些實例或比喻，幫助學員理解。