Python asyncio底层实现是否涉及线程机制？

算力阿峰

2026-8-31

问题描述

更新： 本问题的提出前提暴露了我此前对相关概念理解不足，下方回答颇具启发，但本问题的核心假设本身完全错误。

我正在自学Python异步执行模型，如下示例程序我原本误以为可以异步下载5个不同网页：

#!/usr/bin/env python3
import requests
import asyncio


async def download(url):
    response = requests.get(url)
    print(f"Have downloaded {url}")



async def async_main():
    for url in ["https://www.aftenposten.no",
                "https://www.vg.no",
                "https://lwn.net",
                "https://www.dagbladet.no",
                "https://www.nrk.no"]:
        await download(url)

loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(async_main())

~~该程序大致达到了预期加速效果，运行符合预期，一切正常~~ 但我始终无法理解await download(url)行的执行逻辑。我此前的粗浅认知是执行流程如下：

download(url)函数会“在后台”被调用；
事件循环暂停当前协程实例，启动执行下一个协程。

但要实现上述逻辑，download(url)调用必须处于“某个执行上下文”中，因此我猜测asyncio内部实现是否采用了线程？即经过初始调度隔离后，asyncio会在独立执行上下文（即线程）中调用download(url)？这和文档中“asyncio并发模型不涉及多线程/多进程”的表述似乎存在矛盾，恳请得到清晰的解答。

更新： 评论与回答中均有用户质疑我提到的加速效果，我重新开展了更严谨的计时测试，发现此前结论错误——我大概率先入为主看到了自己预期的结果，更严谨的测试显示串行执行速度反而略快，为此前造成的困惑致歉。

解答

你的代码本质是完全串行执行的，没有任何异步并发效果，asyncio 默认也不会隐式创建线程来执行阻塞代码，你之前对await执行逻辑的认知存在偏差，具体拆解如下：

await的任务切换触发条件
await不是遇到调用就自动切换任务，它只有在等待的对象主动让出执行权时，才会把控制权交回事件循环。如果等待的协程从头到尾没有执行任何挂起操作（比如没有调用asyncio.sleep、没有等待异步IO返回），那这个协程会直接同步跑完，整个过程事件循环根本没有机会调度其他任务。
你的代码为什么是串行的
你定义的download虽然用async标记成了协程，但内部调用的requests.get是典型的同步阻塞方法：它执行时会直接占住当前线程等待网络响应，全程不会主动通知事件循环“我现在在等IO，你可以先跑别的任务”。
你在循环里写await download(url)的实际执行流是：
- 进入当前轮次的download协程
- 执行requests.get，整个线程卡在网络请求上，直到响应返回
- 执行打印逻辑，协程运行结束
- await拿到协程返回值，进入下一轮循环处理下一个URL
  整个流程和你直接写普通同步for循环调用requests.get没有任何区别，甚至多了一层协程包装的调度开销，这也是你后续严谨测试发现串行速度反而更快的原因。
asyncio到底会不会用线程
asyncio 核心的单线程并发模型确实不默认依赖多线程：它的并发逻辑是单线程内的协作式调度，所有任务在遇到IO等待时主动挂起，把CPU让给其他就绪任务，等自己等待的IO就绪后再恢复执行，全程所有协程代码都跑在同一个事件循环线程里。
只有你显式调用asyncio.to_thread()、loop.run_in_executor()这类接口时，asyncio才会把指定的阻塞任务丢到独立的线程池/进程池里执行，避免卡住事件循环，这个行为完全是开发者主动触发的，不存在隐式的线程调度。

怎么实现真正的异步并发下载
你有两个可选方案：

替换阻塞的HTTP库为异步实现，比如aiohttp，所有IO操作都用异步原生接口，让事件循环可以在等待IO时自动切换任务
如果你坚持用requests这类同步库，就显式把阻塞请求丢到线程池里执行，同时不要逐个await单个任务，而是把所有任务统一交给事件循环调度
以异步库实现为例，正确的并发写法如下：

#!/usr/bin/env python3
import asyncio
import aiohttp


async def download(session, url):
    async with session.get(url) as resp:
        await resp.read() # 等待响应内容时会主动挂起让出控制权
        print(f"Have downloaded {url}")


async def async_main():
    urls = [
        "https://www.aftenposten.no",
        "https://www.vg.no",
        "https://lwn.net",
        "https://www.dagbladet.no",
        "https://www.nrk.no"
    ]
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        # 创建所有任务，创建后就会开始被事件循环调度
        tasks = [asyncio.create_task(download(session, url)) for url in urls]
        # 等待所有任务执行完成
        await asyncio.gather(*tasks)

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(async_main())

最后要提醒一个常见误区：给函数加async关键字不会自动把函数变成非阻塞的。如果协程内部包含同步阻塞逻辑，又没有做额外的线程/进程隔离，运行时依然会卡住整个事件循环，和普通同步代码没有区别。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user422005