C#异步编程

来自《.NET 6教程，.Net Core 2022视频教程，杨中科主讲》的笔记

一开始觉得为啥上来就讲异步，听完你会发现，这将影响你的编程书写习惯，大牛就是牛

P10异步编程的形象比喻（餐厅点餐）

异步编程：不等待，提高处理请求的数量（接待能力），但是单个请求处理速度不会有提升（提升并发）；你处理完了我再回来处理（你点餐完成后我再过来取走菜单）

async\await简化了多线程开发，但是不等于“多线程”

P11使用异步方法

有返回值写Task<int>，无返回值写Task，不要写Void

如果一个异步方法的返回值是这个样子：Task<string> ReadAllTextAsync(string path, CancellationToken cancellationToken = default)

那么可以在调用的时候直接使用 string s= await File.ReadAllTextAsync(...);调用时使用await关键字，会直接得到 string 类型的值；

或者使用

Task<string> t= File.ReadAllTextAsync(...);
string s=await t;

贴代码，我这里使用是Net6

// See https://aka.ms/new-console-template for more information
using System.Text;

string filename = @"D:\a\1.txt";
/* 同步方法
File.WriteAllText(filename, "hello");
string s= File.ReadAllText(filename);
*/
StringBuilder sb=new StringBuilder();
for(int i = 0; i < 10000; i++)
{
    sb.AppendLine(i.ToString());
}
await File.WriteAllTextAsync(filename, sb.ToString());//测试：不加await时会报错，因为文件以独占方式写入，后面程序不能读取，加await关键字后，后面程序会等待文件写完再读取 
//await等待写完再继续执行
string s = await File.ReadAllTextAsync(filename);
/*
Task<string> t = File.ReadAllTextAsync(filename);
string sa = await t;
*/
Console.WriteLine(s);
Console.ReadLine();

P12：编写异步方法

上代码

// See https://aka.ms/new-console-template for more information
await DownloadHtmlAsync("http://www.baidu.com", @"D:\a\2.txt");
int l= await DownloadHtml2Async("http://www.baidu.com", @"D:\a\3.txt");
Console.WriteLine("OK"+l);

Console.ReadLine();


//无返回值
static async Task DownloadHtmlAsync(string url, string filename)
{
    using (var client = new HttpClient())
    {
        var response = await client.GetStringAsync(url);
        await File.WriteAllTextAsync(filename, response);
    }
}
//带返回值
static async Task<int> DownloadHtml2Async(string url, string filename)
{
    using (var client = new HttpClient())
    {
        var response = await client.GetStringAsync(url);
        await File.WriteAllTextAsync(filename, response);
        return response.Length;
    }
}

对于不支持异步的地方，可以使用Result、wait()

逼不得已再这样使用，否则某天程序卡顿了可以考虑排查一下这样的代码

//只能使用同步调用的地方可以这样写(异步转同步）
//带返回值写法
Task<string> t = File.ReadAllTextAsync(@"D:\a\3.txt");
string s=t.Result;
//或
string ss=File.ReadAllTextAsync(@"D:\a\3.txt").Result;
//无返回值写法
File.WriteAllTextAsync(@"D:\a\3.txt","aaaaaaaaaaaaaaaaaaa").Wait();

委托中调用异步方法，一样的传染方式

// See https://aka.ms/new-console-template for more information
ThreadPool.QueueUserWorkItem(async (obj) =>
{
    while (true)
    {
        Console.WriteLine("XXXXXXXXXXXXXXX");
        await File.WriteAllTextAsync(@"D:\a\3.txt", "aaaaaaaaaaaaaaaaaaa");
    }
});
Console.ReadLine();

P13 async、await原理揭秘（大体能看懂就行）

上菜

// See https://aka.ms/new-console-template for more information
using(HttpClient http=new HttpClient())
{
    string html = await http.GetStringAsync("http://www.baidu.com");
    Console.WriteLine(html);
}
string txt = "hello aaa";
string filename = @"D:\a\4.txt";
await File.WriteAllTextAsync(filename, txt);
Console.WriteLine("写入成功");
string aaa=await File.ReadAllTextAsync(filename);
Console.WriteLine(aaa);
Console.ReadLine();

反编译软件：ILSpy，反编译DLL文件，降低C#版本

等待的过程中其实是处理其他业务去了（干别的去了）

P14：async背后的线程切换

比喻：接待进入餐厅的服务员（线程）和点餐完成后取菜单的服务员不一定是一个人（同一线程）

上菜：

// See https://aka.ms/new-console-template for more information
using System.Text;

Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
StringBuilder sb=new StringBuilder();
for(int i=0; i < 10000; i++)
{
    sb.AppendLine("AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAa");
}
await File.WriteAllTextAsync(@"D:\a\5.txt",sb.ToString());//还有一个细节：调用的异步方法（WriteAllTextAsync）包含线程切换的代码，所以才会切换线程，后面会讲到

Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); Console.ReadLine();

调节循环次数观察结果（取决于CLR和电脑性能）

其实最好是避免线程切换；

P15：异步方法不等于多线程

上菜：

// See https://aka.ms/new-console-template for more information
Console.WriteLine("前"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
double vx= await CalcAsync(1000);
Console.WriteLine(vx);
Console.WriteLine("后" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
Console.ReadLine();
static async Task<double> CalcAsync(int n)
{
    Console.WriteLine("Calc:"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    double result = 0;
    Random random = new Random();
    for(int i = 0; i < n*n; i++)
    {
        result+=Math.Round(random.NextDouble() * n);
    }
    return result;
}

线程切换的写法

// See https://aka.ms/new-console-template for more information
Console.WriteLine("前"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
double vx= await CalcAsync(1000);
Console.WriteLine(vx);
Console.WriteLine("后" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
Console.ReadLine();
static async Task<double> CalcAsync(int n)
{
    /*
    Console.WriteLine("Calc:"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    double result = 0;
    Random random = new Random();
    for(int i = 0; i < n*n; i++)
    {
        result+=Math.Round(random.NextDouble() * n);
    }
    return result;
    */
    return await Task.Run(() =>
    {
        Console.WriteLine("Calc:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        double result = 0;
        Random random = new Random();
        for (int i = 0; i < n * n; i++)
        {
            result += Math.Round(random.NextDouble() * n);
        }
        return result;//从这里推断返回值，无返回值的上面就不用写return了，直接await就行
    });
    
}

P16：为什么有点异步方法没标ASYNC

// See https://aka.ms/new-console-template for more information

string s = await ReadAsync(0);
Console.WriteLine(s);
Console.ReadLine();
/*
static async Task<string> ReadAsync(int num)
{
    string s="";
    if(num== 0)
    {
        s= await File.ReadAllTextAsync(@"D:\a\a0.txt");
    }
    else if (num == 1)
    {
        s = await File.ReadAllTextAsync(@"D:\a\a1.txt");;
    }
    else if (num == 2)
    {
        s = await File.ReadAllTextAsync(@"D:\a\a2.txt");
    }
    return s;
}
*/
//调用的返回值和自身的返回值一致，所以不需要Async 与 await了，此方法相当于做了个转发而已
static Task<string> ReadAsync(int num)
{
    if (num == 0)
    {
        return File.ReadAllTextAsync(@"D:\a\a0.txt");
    }
    else if (num == 1)
    {
        return File.ReadAllTextAsync(@"D:\a\a1.txt"); 
    }
    else
    {
        return File.ReadAllTextAsync(@"D:\a\a2.txt");
    }
}

反编译后可以看到这只是一个方法，并没有重新生成一个类

static Task<double> Calc1Async(int n)
{

    return Task.Run(() =>
    {
        Console.WriteLine("Calc:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        double result = 0;
        Random random = new Random();
        for (int i = 0; i < n * n; i++)
        {
            result += Math.Round(random.NextDouble() * n);
        }
        //return result;//从这里推断返回值，无返回值的上面就不用写return了，直接await就行
        return Task.FromResult(result);//手动把double包装到Task，我怎么感觉两个return都一样
    });

}

P17：不要用Sleep

Winform能直接看到效果（页面卡死）

Thread.Sleep(3000) 服务员卡主

await Task.Delay(3000);点餐人员卡主（休息一下再点）

private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            using(HttpClient client = new HttpClient())
            {
                string s1 = await client.GetStringAsync("http://www.baidu.com/");
                textBox1.Text = s1.Substring(0,20);
                //Thread.Sleep(3000);//阻塞当前线程，界面卡死
                await Task.Delay(3000);//
                string s2 = await client.GetStringAsync("http://www.163.com/");
                textBox2.Text = s2.Substring(0, 30);
            }
        }

P18：CancellationToken

// See https://aka.ms/new-console-template for more information
CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
cancellationTokenSource.CancelAfter(5000);//五秒未执行完自动取消
CancellationToken ctn=cancellationTokenSource.Token;
await Download3Async("https://www.baidu.com/", 200, ctn);

Console.ReadLine();
static async Task DownloadAsync(string url,int n)
{
    using (var client = new HttpClient())
    {
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            string html = await client.GetStringAsync(url);
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}:{html.Substring(0,20)}");
        }
    }
}

static async Task Download2Async(string url, int n,CancellationToken cancellationToken)
{
    using (var client = new HttpClient())
    {
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            string html = await client.GetStringAsync(url);
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}:{html.Substring(0, 20)}");
            //方式一：手动相应取消，建议使用这种方式，思路更清晰
            //if (cancellationToken.IsCancellationRequested)
            //{
            //    Console.WriteLine("请求被取消");
            //    break;
            //}
            //方拾贰：抛异常
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();

            //注意：以上方式虽然5s时发送了取消请求，但是仍要等待最后一次执行过程结束才能抛异常
        }
    }
}
static async Task Download3Async(string url, int n, CancellationToken cancellationToken)
{
    using (var client = new HttpClient())
    {
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            //优点：不同自己写程序处理，会及时终止程序
            //缺点：是不能由用户控制，比如限定多少秒结束，而是由GetAsync内部实现的
            //当然也可以他们处理，我们自己也处理
            var responseMessage = await client.GetAsync(url, cancellationToken);
            string html = await responseMessage.Content.ReadAsStringAsync();
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}:{html.Substring(0, 20)}");
            //if (cancellationToken.IsCancellationRequested)
            //{
            //    Console.WriteLine("请求被取消");
            //    break;
            //}
        }
    }
}

手动方式

手动处理异常

用户关闭网页后服务器也会及时终止请求运行的代码

ASP.NET CORE中几乎所有的异步方法都有CancellationToken 参数，能加的都加，能传的都传

上菜：

        public async Task<IActionResult> Index(CancellationToken cancellationToken)
        {
            await DownloadAsync("https://www.baidu.com/", 10000, cancellationToken);
            return View();
        }
        static async Task DownloadAsync(string url, int n, CancellationToken cancellationToken)
        {
            using (var client = new HttpClient())
            {
                for (int i = 0; i < n; i++)
                {
                    var responseMessage = await client.GetAsync(url, cancellationToken);
                    string html = await responseMessage.Content.ReadAsStringAsync();
                    Debug.WriteLine(html);
                }
            }
        }

P19：WhenAll

例子：

Task<string> t1 = File.ReadAllTextAsync(@"D:\a\a1.txt");//这里并不使用await关键字
Task<string> t2 = File.ReadAllTextAsync(@"D:\a\a2.txt");
Task<string> t3 = File.ReadAllTextAsync(@"D:\a\a3.txt");

string[] strs= await Task.WhenAll(t1, t2, t3);//这里使用task的静态方法WhenAll，等待三个读取都结束后再继续执行
string s1=strs[0];
string s2=strs[1];  
string s3=strs[2];
Console.WriteLine(s1);
Console.WriteLine(s2);
Console.WriteLine(s3);

string[] files= Directory.GetFiles(@"D:\a\");
Task<int>[] countTasks = new Task<int>[files.Length];//记录每个文件的字符数量
for(int i = 0; i < files.Length; i++)
{
    string file=files[i];
    Task<int> t = ReadCharCount(file);
    countTasks[i] = t;
}
int[] counts=await Task.WhenAll(countTasks);
Console.WriteLine(counts.Sum());//计算数组和并打印，Linq下一节课讲

static async Task<int> ReadCharCount(string filename)
{
    string s=await File.ReadAllTextAsync(filename);
    return s.Length;
}

Console.ReadLine();

P20：异步编程其他问题

接口中用Task定义，但是不能用async修饰

interface ITest
{
    Task<int> GetCharCount(string file);
}

class Test : ITest
{
    public async Task<int> GetCharCount(string filename)//根据情况使用async
    {
        string s = await File.ReadAllTextAsync(filename);
        return s.Length;
    }
}

yield一个返回一次，相当于返回三次

foreach(var s in Test2())
{
    Console.WriteLine(s);

}
Console.ReadLine();
static IEnumerable<string> Test1()
{
    List<string> list = new List<string>();
    list.Add("hello");
    list.Add("yzk");
    list.Add("baidu");
    return list;
}
//断点调试会发现他分三次返回，一个一个返回，而不是所有数据准备齐全以后再返回，流水化操作
static IEnumerable<string> Test2()
{
    yield return "hello";
    yield return "yzk";
    yield return "google";
}

注意：不写Task

await foreach(var s in Test3())//注意要写await
{
    Console.WriteLine(s);

}
Console.ReadLine();


static async IAsyncEnumerable<string> Test3()//不写Task
{
    yield return "hello";
    yield return "yzk";
    yield return "google";
}

很少用。

这个不用研究了，Net5以后已经废了！

发表于 2022-07-19 13:43 djd66 阅读(138) 评论(0) 编辑收藏举报

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