浅说C#异步和同步

提到异步，那么与之对应的是什么呢？同步。那么C#的异步和同步是如何工作的呢？

首先，我们先来看看栗子：

新建一个控制台应用程序，在Program文件中添加如下代码：

 static void Main(string[] args)
        {
            //计时器
            Stopwatch watch = new Stopwatch();
            //开始计时
            watch.Start();
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} 进入Main方法，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            //调用任务一（同步）
            TaskOne();
            // 调用任务二
            TaskTwo();
            //停止计时
            watch.Stop();
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} 退出Main方法，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            Console.WriteLine($"主线程总耗时：{watch.ElapsedMilliseconds}ms");
            Console.ReadKey();
        }
        
        /// <summary>
        /// 任务一
        /// </summary>
        static void TaskOne()
        {
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} 进入TaskOne方法，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} TaskOne正在执行，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
                System.Threading.Thread.Sleep(1000);
            }
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} 退出TaskOne方法，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
        }
        /// <summary>
        /// 任务二
        /// </summary>
        static void TaskTwo(){
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} 进入TaskTwo方法，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            for (int i = 0; i < 2; i++)
            {
                Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} TaskTwo正在执行，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
                System.Threading.Thread.Sleep(1000);
            }
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} 退出TaskTwo方法，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
        }

这个栗子很简单，定义了两个方法：TaskOne，TaskTwo。在里面每隔一秒输出一次当前时间，和当前线程。TaskOne循环5次和TaskOne2次。然后在MAIN函数里面顺序调用，并记录MAIN函数执行的总耗时时间。F5运行效果如图：

从图中可以看出，程序顺序执行TaskOne之后，再执行TaskTwo。执行线程未改变。

下面我们改改代码，用异步方式改写下TaskOne。提到异步，大家脑海里随之浮现的我想会是它吧。关键字async。当然与之成对出现的await也不能少了。先看看改写后的代码：

 /// <summary>
        /// 任务一（异步）
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        static async Task<int> TaskOneAsync()
        {
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} 进入TaskOneAsync方法，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            var t = Task<int>.Run(() =>
            {
                var total = 0;
                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    total++;
                    Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} TaskOneAsync正在执行，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
                    System.Threading.Thread.Sleep(1000);
                }
                return total;
            });
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} 退出TaskOneAsync方法，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            return await t;
        }

main函数改为调用异步方法

 static void Main(string[] args)
        {
            //计时器
            Stopwatch watch = new Stopwatch();
            //开始计时
            watch.Start();
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} 进入Main方法，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            //调用任务一（同步）
            //TaskOne();
            //调用任务一（异步）
            TaskOneAsync();
            // 调用任务二
            TaskTwo();
            //停止计时
            watch.Stop();
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString()} 退出Main方法，执行线程：{System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            Console.WriteLine($"主线程总耗时：{watch.ElapsedMilliseconds}ms");
            Console.ReadKey();
        }

F5运行后效果：

我们可以看到Main函数的执行时间从7082ms变为了2404ms。时间大大的缩短了。但是，在main已经结束后，TaskOneAsync依然还在运行中....,并且TaskOneAsync的执行线程不是主线程9而是10！！

下面我们来好好梳理下程序的执行过程，看图便知：

 

可以看到当程序进入Main方法执行，进入TaskOneAsync后，线程ID依然是9，当遇到Task执行任务创建，并运行。主线程并没有阻塞，而是单独开了一个新的线程10去执行TASK任务。主线程依然顺序执行，然后退出异步方法。进入到TaskTwo中执行完毕，最后直到Main方法结束时，由于TaskOneAsync耗时较长，线程10依然继续在执行Task。直到Task结束。其实系统，在Task任务Run的时候，已经新开了一个线程执行Task里面的任务，然后主线程继续执行TaskTwo，在TaskTwo执行这段期间，任务TaskOneAsync也在另一个线程同时j执行。可见，Task会新开一个线程执行命令，当前线程不会被阻塞，因此Main线程其实根本没有像同步方式一样执行最耗时的TaskOneAsync里面的Task，而是交给了另外一个线程执行，这就是主线程执行时间，大大缩短的原因。因此，这种处理机制，对于用户体验，是比较友好的。其实，在我们开发中，常常见到以async结尾的方法。最常见的应该是IO读取，写入，以及 http资源请求相关类库方法。因为这些都是比较耗时的，一般耗时的工作，为了不影响主线程响应，我们一般都采用异步方式进行处理。

那么，当我们主线程，需要获取Task任务返回结果时，主线程会阻塞线程等待其结果返回后，再继续执行下去。改下Main方法里面的代码，验证一下：

 如图，得以验证，主线程阻塞了线程，等待Task执行完毕后，再继续执行。

归纳总结，异步和同步，我是这样理解的：

同步：一段代码指令，在同一线程上，被顺序执行，中间没有插队。就好比去电影院买票，有很多人（待执行的指令），但是只有一个窗口（一个线程，一般指主线程）。后面的人，只能等前面的人买了票，走了，才能前一步，他们的步调是一致。所以，称之为同步。

异步：一段代码指令，在执行的时候，其中一些指令与指令之间，被执行的时间点一样，但是操作其执行的线程不一样。两者存在一段时间的并行现象。好比电影院看到排队买票的人越来越多，经理马上又新安排了一个售票员开了一个新窗口（开新线程）售票，把原来排队的人（待执行的指令），转移了一部分到新的窗口继续排队买票。这样原来售票窗口（主线程）的作业任务以及时间，则相应减少了。

异步方式其实是一种处理机制，它有好处，也有弊端。如果我们无端的滥用，会起反作用。因为，新开线程会消耗线程资源。所以，秉承一个原则：在不影响主线程响应前提下，能不用则不用。

以上都是个人见解，如有错误，还望指出，望不吝赐教~~