Python asyncio 任务取消与超时处理：避免资源泄漏的实战写法

在 Python 的 asyncio 程序里，超时和取消是最容易写出资源泄漏的地方。表面上看，任务被取消了，程序也继续运行了，但底层的连接、文件句柄、子任务可能还留在后台。本文用几个可复现的写法，说明取消到底发生了什么，以及怎样收尾才干净。

一、取消不是立即终止

调用 task.cancel() 之后，任务并不会在任意一行代码处立刻停下。它只是在任务当前等待的 await 点抛出 CancelledError。如果任务正在执行一段没有 await 的纯计算，或者已经捕获了所有异常却没有重新抛出，取消就可能被吞掉。

因此，取消处理的第一条规则是：不要无条件吞掉 CancelledError。需要记录日志、释放资源，然后让异常继续向上传播，或者在明确知道任务已经结束的情况下做收尾。

二、用 wait_for 做超时

asyncio.wait_for 是最常用的超时写法。它会在超时后取消内部任务，并把超时转换为 TimeoutError。下面的模式适合调用外部接口、读写数据库、等待队列等场景：

import asyncio

async def fetch_data():
    await asyncio.sleep(10)
    return {"status": "ok"}

async def main():
    try:
        result = await asyncio.wait_for(fetch_data(), timeout=2)
    except TimeoutError:
        print("请求超时，已放弃等待")
        return None
    return result

这里有一个容易被忽略的细节：超时后，fetch_data 内部的 await 点同样会收到取消请求。如果它在 finally 里做了清理，清理逻辑会先执行，然后 wait_for 才返回超时结果。不要在超时分支里假设内部任务已经瞬间消失。

三、在 finally 里释放资源

无论任务是正常结束、超时还是被取消，finally 都是最可靠的收尾位置。关闭连接、关闭文件、注销监听、释放信号量，都应该写在这里，而不是只写在正常分支里。

import asyncio

async def worker():
    print("开始工作")
    try:
        await asyncio.sleep(30)
    except asyncio.CancelledError:
        print("收到取消请求，开始清理")
        raise
    finally:
        print("释放资源：关闭连接、清理临时状态")

async def main():
    task = asyncio.create_task(worker())
    await asyncio.sleep(1)
    task.cancel()
    try:
        await task
    except asyncio.CancelledError:
        print("主流程确认任务已取消")

注意，worker 里先捕获 CancelledError 记录日志，再用 raise 继续抛出，最后由 finally 释放资源。这个顺序能保证日志、清理、取消状态都不丢失。

四、不要让子任务变成孤儿

一个常见的泄漏是：父任务被取消了，但它创建的子任务还在运行。子任务持有连接或者不断重试，程序退出时还会看到警告。更稳妥的做法是，在父任务退出前显式取消并等待子任务。

import asyncio

async def child(name):
    try:
        while True:
            await asyncio.sleep(1)
            print(name, "还在运行")
    except asyncio.CancelledError:
        print(name, "被取消")
        raise

async def parent():
    tasks = [asyncio.create_task(child("A")), asyncio.create_task(child("B"))]
    try:
        await asyncio.gather(*tasks)
    finally:
        for task in tasks:
            task.cancel()
        await asyncio.gather(*tasks, return_exceptions=True)

return_exceptions=True 的作用，是让等待子任务的过程不被第一个取消异常打断，保证每个子任务都有机会执行自己的 finally。

五、需要继续完成的关键收尾，可以用 shield

有些收尾操作本身不应该被取消打断，例如写一条完成日志、释放分布式锁、关闭事务。asyncio.shield 可以保护这段代码不被外层取消直接中断，但它并不能保证程序退出时一定等它跑完，主流程仍然需要在合适的位置 await 它。

六、一个可直接套用的检查清单

第一，超时优先用 wait_for 或者 asyncio.timeout，而不是自己写一个计时循环去轮询任务状态。

第二，凡是打开了外部资源，都要在 finally 里关闭，不要只依赖正常分支。

第三，捕获 CancelledError 后，记录必要的上下文，然后重新抛出，除非你已经明确接管了任务的结束状态。

第四，创建子任务的地方，就要同时想好它的取消和等待路径，避免孤儿任务。

第五，对取消后的状态做一次验证：连接是否关闭、队列里是否还有残留、日志里是否有未完成的任务警告。

七、总结

asyncio 的取消是一种协作机制，不是强制杀死。它依赖 await 点、异常传播和 finally 收尾三者配合。把超时、取消、资源释放当成同一件事来设计，而不是事后补一个 try 块，程序在高并发和长运行场景下才会更稳定。