源码里翻了三遍,终于搞懂 Python 协程的调度机制,原来这么简单.

去年我接手一个老项目，里面有个协程池跑得特别慢。看源码看了三天，第四天我找出问题了，其实就是个循环里多了个等待。这事让我明白，协程调度没那么玄乎，说出来你可能不信，就三个字：

“交出去”

我写过不少Python，但一直不太敢碰协程。总觉得它像个黑盒子，外面套个async/await，里面到底怎么跑的，心里没底。那天被逼急了，直接打开Python标准库的`asyncio`，把核心调度器的代码翻了个底朝天。你猜怎么着？核心调度函数其实就几十行。

协程的本质是单线程里的任务切换。一个事件循环不停转，从任务队列里拿任务来跑。跑着跑着碰到await，协程就把控制权交还给事件循环。事件循环拿到控制权，再去队列里掏下一个任务。就这么简单，像学校里的值日生，一个扫地，一个擦黑板，干完了就去门口排队等着再干。

我一开始以为调度特别复杂，什么抢占式、优先级、时间片，都往上面套。看了源码才知道，根本没什么花哨的调度算法。就是最朴素的FIFO队列，先进先出。你交回来，我就把你挂回队尾，然后取队头的继续跑。谁先来谁先跑，谁也不插队。

最早让我困惑的一个细节是，协程什么时候该被让出来。看源码里，每次调用`await`，其实都在执行一个叫`__await__`的方法。这个方法返回一个迭代器，事件循环拿到这个迭代器，执行它的`__next__`或者`send`。如果碰到一个未完成的Future，协程就停在这里。事件循环把它放到一个等待列表里，等Future完成再把它塞回队列。

我用一句话总结这个过程：协程只是长得像函数，本质是个状态机。你每写一个`await`，就是状态机的一个暂停点。事件循环在这些暂停点之间调度，你根本不用管。

写代码的人最容易犯的错，是在协程里做同步阻塞操作。比如有人写`sleep`，用的是`time.sleep`而不是`asyncio.sleep`。前者一睡，整个线程都睡了，事件循环也别转了。后者会把协程挂起，让循环先干别的。这个区别我踩过坑，后来翻了源码，发现`asyncio.sleep`其实就是设置了一个定时器回调，回调里把协程塞回队列。

协程能跑多快，关键看你不做事（等待）的效率有多高。等待时间越长，切换次数越少，吞吐量越低。我调整过的那个协程池，就是把一个不必要的短暂等待去掉了。之前每次任务做完要等半秒钟，去掉后直接交回控制权，整体响应速度提升了三倍。

有同学问，协程很多会不会搞崩。会，但不会崩。事件循环有个默认的协程池大小，如果你创建一万个协程，循环会老老实实一万个挨个跑，内存占用会升高，但不至于直接崩溃。因为每个协程只占一个栈帧和少量状态。只是跑得慢，因为都是单线程。

我后来用协程写了一个爬虫，爬几百个网站，只用开一个线程。最早写的时候也是各种锁、各种信号量，后来发现根本不用。协程之间没有竞态条件，因为同一时间只有一个协程在跑。你想，跑步比赛的运动员，只有一个人在跑道上，另外的人在休息室等着，怎么会撞车。

源码翻三遍，其实就是帮自己去掉那些没必要的恐惧。协程调度跟线程调度比，简直就是神仙打架和小孩过家家的区别。线程调度要操作系统介入，要保存寄存器，要上下文切换。协程调度只需要保存一个栈帧指针和一个状态值，成本低到几乎可以忽略。

你如果现在让我用一句话给新人讲协程调度，我会说：你只管写代码碰那些await，剩下的让事件循环自己去忙活。它忙不过来，就老老实实在等待列表里排队，等排到了，自然叫你回来继续跑。