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Python 异步队列 asyncio.Queue 的实际应用

舞夢輝影

舞夢輝影

发布时间:2026-02-24 20:59:02

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来源于php中文网

原创

asyncio.queue不可用list替代,因其是协程安全的,内置lock和event实现可取消的阻塞等待;而list并发读写会丢数据或报错,且put/get必须await,否则返回协程对象导致逻辑失控。

python 异步队列 asyncio.queue 的实际应用

asyncio.Queue 为什么不能直接用 list 替代

因为 asyncio.Queue 是协程安全的,而普通 list 在多个 async 任务里并发读写会丢数据、抛 RuntimeError 或静默出错。它底层用了 asyncio.Lockasyncio.Event 做同步,不是简单加个锁就完事——比如 put() 会等队列有空位,get() 会等有数据,这些阻塞都是可取消的、不阻塞整个事件循环。

常见错误现象:
- 用 queue.append(item) + await asyncio.sleep(0) 模拟“异步入队”,结果消费者早早就 get() 到空列表
- 多个 task 同时 pop(0),报 IndexError 或跳过元素

使用场景:
- 爬虫中分发 URL 给 worker 任务
- 日志聚合器从多个协程收集日志条目再批量刷盘
- 需要背压(backpressure)控制生产速度的流式处理

put() 和 get() 必须 await,否则会出什么问题

await 就调用 put()get(),返回的是一个协程对象,不是实际执行——就像写了 async def f(): pass 却没 await f(),啥也不会发生。更糟的是,如果误把它当普通函数用(比如传给 print()),程序不会报错,但队列状态完全失控。

容易踩的坑:
- 把 queue.put(item) 当成同步操作,后面立刻 queue.qsize(),发现还是 0
- 在 for 循环里漏掉 await,导致所有 put() 都没真正入队,消费者永远 get() 不到东西
- 用 queue.get_nowait() 替代 await queue.get(),结果在空队列时报 asyncio.QueueEmpty,而不是等待

实操建议:
- 所有 put()get()join()task_done() 都必须 await
- 开发期打开 asyncio.get_event_loop().set_debug(True),能捕获未 await 的协程警告
- 不要用 get_nowait() 除非你明确需要非阻塞且能处理异常

maxsize 设为 0 和设为 1 有什么实质区别

maxsize=0 表示“无上限”,但注意:它不是“无限大”,而是“不限制”,底层仍用 collections.deque 存储,内存爆了照样崩;maxsize=1 是真·单元素缓冲,常用于信号传递或限流开关。

性能与兼容性影响:
- maxsize=0 下,put() 几乎不阻塞(除非内存耗尽),适合数据量可控、消费者跟得上的场景
- maxsize=1 下,第二个 put() 会挂起,直到前一个被 get() 走——这是实现“协程间握手”的轻量方式,比 asyncio.Event 更省对象开销
- Python 3.9+ 对 maxsize=0 做了小优化,但差别微乎其微,别指望它提速

示例对比:
q = asyncio.Queue(maxsize=0) → 可缓存上千 URL,适合预取
q = asyncio.Queue(maxsize=1) → 适合做“暂停/恢复”开关:生产者 put(True),消费者 get() 后才继续干活

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task_done() 和 join() 配合不好,消费者就卡死

join() 不是等队列空,而是等所有已 get() 出来的任务都调过 task_done()。漏调、多调、在没 get() 前就调,都会让 join() 永远等下去——没有超时,不会报错,只是一动不动。

常见错误现象:
- 消费者异常退出,忘了 task_done(),后续 join() 死锁
- 用 try/except 包住 get(),但在 except 分支没调 task_done()
- 一个 get() 后调了两次 task_done(),导致计数变负,join() 立刻返回,但逻辑已错乱

实操建议:
- 把 task_done() 放在 finally 块里,确保无论成功失败都执行
- 不要手动管理计数,task_done() 必须和 get() 一一对应
- 如果只是想等队列空,用 while not q.empty(): await asyncio.sleep(0.01) 更直白(但注意竞态)

复杂点在于:它不像线程版 Queue 那样有隐式保障,asyncio 的每个环节都靠你显式配平。少一次 await,少一次 task_done(),都可能让整条流水线停在某个看不见的 await 上。

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