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Python 异步锁 asyncio.Lock 的设计思路

冷漠man

冷漠man

发布时间:2026-02-20 08:31:08

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来源于php中文网

原创

asyncio.lock只能用于异步协程,不能在同步代码或线程中直接使用,因其依赖事件循环调度机制,跨协程释放会导致状态错乱,且不保证获取顺序,需严格配对acquire/release。

python 异步锁 asyncio.lock 的设计思路

asyncio.Lock 为什么不能用在同步代码里

它根本不是线程锁,而是协程调度层面的协作式锁。你在 threading.Threadawait lock.acquire() 会直接报 RuntimeError: cannot be used from outside a coroutine,因为底层依赖事件循环和挂起/恢复机制。

  • 同步函数里调用 lock.acquire()(没加 await)会返回一个协程对象,不 await 就等于“忘了执行”,锁永远拿不到
  • 跨线程使用(比如从另一个线程调用 loop.call_soon_threadsafe(lock.release))可以,但必须确保锁是在该 loop 创建的;否则抛 RuntimeError: Lock is not acquired
  • 它不阻塞线程,只让当前协程让出控制权——所以 CPU 密集型任务里加了也没用,得配合 asyncio.to_thread()loop.run_in_executor()

多个协程竞争时 acquire() 的排队顺序不可靠

asyncio.Lock 内部用的是 FIFO 队列,但“谁先等到”不等于“谁先发起请求”。如果一批协程几乎同时 await lock.acquire(),实际唤醒顺序受事件循环调度、await 表达式求值时机、甚至 Python 版本影响。

  • Python 3.11+ 在某些场景下会优化 await 链,导致看似后发的协程反而先被唤醒
  • 不要依赖“第 N 个 await 的一定第 N 个拿到锁”,尤其在测试中用 time.sleep(0.001) 模拟时序,结果很可能在 CI 环境翻车
  • 真要严格保序,得自己套一层带序号的队列管理,或者改用 asyncio.Queue(maxsize=1) 做信号量替代

lock.release() 必须由 acquire() 的同一协程调用

这是最容易踩的坑:lock.release() 不检查调用者身份,但若由别的协程释放,会导致状态错乱——比如锁明明没被持有却成功 release,后续 acquire() 可能立刻返回,彻底失效。

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  • 常见错误:在 try/finally 外层用 async with lock: 很安全;但手写时漏掉 finally,或把 release() 放到回调、task.done() 回调里,就可能跨协程释放
  • async with lock: 是最简方案,它自动绑定 acquire/release 到同一协程栈帧
  • 调试时可临时给 lock 加个 _owner 属性(仅用于开发),在 acquire()id(asyncio.current_task())release() 时校验,上线前删掉

和 threading.Lock 混用会引发死锁或静默失败

两者完全不兼容。你不能把 asyncio.Lock 传进 concurrent.futures.ThreadPoolExecutor 的函数里,也不能在同步回调里 await 它。

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  • 典型错误:用 loop.run_in_executor(None, sync_func, lock),然后在 sync_funcawait lock.acquire() —— 同步函数里 await 语法错误,直接 SyntaxError
  • 更隐蔽的:在 executor 里调用 lock.locked() 是允许的(它只是读状态),但如果你接着在 executor 里调用 lock.release(),运行时不会报错,但锁状态会崩坏
  • 正确做法:需要跨线程同步访问共享资源时,用 threading.Lock + loop.call_soon_threadsafe() 通知协程侧;纯异步场景,别碰 threading 模块
事情说清了就结束。asyncio.Lock 的设计本质是“协程间协作”,不是“资源互斥”的万能解;它的边界感很明确——越界用,问题往往不报错,只悄悄错。

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