C# 异步编程

C# 异步编程需要async和await关键字来进行支持。异步编程主要应用在两种模式下：

• 当程序有 IO 瓶颈时：如访问数据库、读写文件系统或者处理网络请求时，IO都是程序运行的主要瓶颈。
• 当程序有CPU性能瓶颈时：如进行大量复杂的运算，此时程序的瓶颈在于CPU的性能上。

两种模式下对应的异步编程：
1. 有IO限制的代码：需要在async方法里面 await一个返回Task或Task<T>的线程。该方法不需要使用Task.Run。

// 如点击Button获取指定网站上字符内容的长度，为了不阻塞UI需要将获取处理单独放在一个线程。
private async Task<int> GetLengthAsync()
{
    var client = new HttpClient();

    Task<string> GetStrTask = client.GetStringAsync("https://docs.microsoft.com/dotnet");
    Console.WriteLine("Wroking....");

    string resStr = await GetStrTask;
    //或者合在一起的写法：
    //string resStr = await client.GetStringAsync("https://docs.microsoft.com/dotnet");

    return resStr.Length;
}

// 在UI上点击Button后，对应响应函数可以为Lambda匿名函数或者非匿名函数
// 1. Lambda 匿名函数方式
btn.Click += async (s, e) =>
{
    int len = await GetLengthAsync();

    txt03.Text = "Complete the work. result  = " + len;
};

// 2. 非匿名函数方式
btn.Click += BtnClicked;
private async void BtnClicked(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    int len = await GetLengthAsync();

    txt03.Text = "Complete the work. result  = " + len;
}

• 异步方法返回Task<string>意味着在await该Task时，将会返回一个string内容。
• 在等待任务返回结果之前，程序可以做其它的不依赖于该任务结果的事情。
• 异步函数GetLengthAsync()的执行流程及await关键字的注意事项：
  • await会让 GetLengthAsync()函数暂时挂起，以等待client.GetStringAsync()返回结果，
    在此之前GetLengthAsync()函数不会继续向下执行。因此异步函数只在出现await关键字的地方挂起等待。
  • 同时会将控制权交还给调用GetLengthAsync()的函数。
  • 当client.GetStringAsync()函数执行结束，控制权将重新回到该处。
  • 然后 await操作符将从GetStrTask中获取string 内容。

2. 有CPU性能限制的代码：需要使用await Task.Run来在后台执行相应的操作，以保证不会阻塞主线程。

private async Task RunAsync()
{
    await Task.Run(() =>
    {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 100000000; ++i)
        {
            sum += i;
        }

        Console.WriteLine("The result is {0}", sum);
    });

}

异步方法的总结

1. 异步函数声明时需要包含async关键字
2. 异步方法的命名通常后缀为 Async
3. 其返回值一般有以下几种形式：
   • Task：方法没有返回值。
   • Task<T>：返回值类型为T
   • void: 异步事件处理方法
   • Lambda表达式时，不在此范围。
4. 异步方法中通常包含至少一个await 的表达式，表明在此处该函数将不再继续执行，直到await处的异步操作结束为止。
   在此期间，该函数被挂起，且控制权返回给调用者。await关键字相当于告诉异步函数在此进行等候，等待await后面的表达式执行结束后，异步函数再获得控制权并继续向下执行。
5. 同步方法在运行结束之后直接返回，而异步方法在挂起时会返回一个task，当异步的方法最终结束之后，返回的task会被标注完成，如果有返回值的话会被存储在task中。
6. 异步编程中调用的API，其后缀都是Async，表示异步方法，需要配合async,await来使用。
7. 异步编程中控制权如何在方法之间进行流转，如下图所示：
   

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参考资料：
Asynchronous programming