C#中的异步编程Async 和 Await

谈到C#中的异步编程，离不开Async和Await关键字

谈到异步编程，首先我们就要明白到底什么是异步编程。 平时我们的编程一般都是同步编程，所谓同步编程的意思，和我们平时说的同时做几件事情完全不同。 在计算机的世界里，同步编程的意思说 按照顺序来执行,或者说是 一个接着一个地有序的来执行， 比如目前我们在代码中有三件任务来执行，那么必须先执行完第1件，再执行第2件，接下来再执行第3件。 在这个过程中，第1件没有完成，你是没法开始做第2件事情的，必须等待。

比如一个人烧开水需要10分钟，5分钟找杯子，5分钟找茶叶。 这件事情在同步编程的世界里需要20分钟完成，因为必须先烧开水10分钟，等烧完开水后。 才开始做第2件事情找杯子，花费5分钟。 找完杯子后，才开始做第3件事情-找茶叶，又花费5分钟。这样，整个过程就花费了20分钟。但其实这3件事情可以同时做，互相并不影响，这就是异步编程的概念了

由上面这个例子中可以发现，在计算机编程世界里，【异步编程】才是真正的同时进行事情，而【同步编程】是一件一件的有序执行。 上面的例子，如果采用异步编程，那么10分钟就可以全部完成。

 

在C#中，异步编程中有三个方面需要注意:

1.为了表示一个方法是异步方法，需要使用async关键字来修饰该方法签名

2. 异步方法的返回值类型 --- 只有 void, Task 和 Task<T>

3. 在异步方法内部，你需要使用await关键字来修饰一个可以等待的【可等待】类型，来实现异步

我们通过例子来比较同步编程和异步编程的不同

举例：  比如页面上有个【计算】按钮，点击该按钮 程序将会进行一个复杂运算，该运算将花费45秒的时间，运算完后返回计算结果，现实在页面的一个textbox文本框里面

private void btnCalculate_Click(object sender, EventArgs e)
{
     int calResult =   ToCalculate();
     this. Textbox1.Text = calResult;

}

private int ToCalculate()
{     
   // 这里有复杂的计算过程，将耗时45秒， 我们这里通过让线程休眠45秒钟来模拟
     System.Threading.Thread.Sleep(45000); 
    
      return 100;

}

在上面代码中，我们假设方法ToCalculate方法要进行复杂的计算。在这里，我们通过让当前线程挂起45秒，来模拟耗时45秒的复杂计算过程.

我们可以想象得到，上面得代码中，当用户在界面上点击btnCalculate按钮时，UI在接下来的45秒里将毫无反应，程序将只干一件事情，就是允许ToCalculate方法来进行耗时45秒的复杂计算。45秒之后，才会把计算结果返回到Textbox1中，再接下来做其他的操作

这个显然非常的用户不友好，因为用户会发现他需要等在那里45秒，什么事情也不能干。如果在这个等待过程中，用户在UI上还能同时操作干其他的事情呢？  这个就需要涉及到异步编程的概念

【异步编程】的操作过程如下: 

执行异步方法，当遇到await关键字时，表示要开始执行一个异步方法，await关键字来修饰的方法是一个方法。这个时候程序会做两件事情

第1件： 程序去执行await关键字修饰的异步方法

第2件： 在做第1件的同时，把控制权立即返回给调用者，也就是说调用者这个时候，可以在等待异步方法执行的过程中，同时去做其他事情，因为控制权已经在它手中了。

 

看看上面的例子，如果采用异步方法，当用户在界面上点击btnCalculate按钮时，程序会执行异步方法ToCalculate. 但与此同时，控制权也马上回到UI手上，也就是说在后台进行耗时45秒的复杂计算的同时，用户可以同时在UI上进行其他操作。当异步计算结束，把计算结果显示在UI的Textbox1上。

了解了整个过程后，我们使用异步方法来改写上面的代码

private async void btnCalculate_Click(object sender, EventArgs e)
{
     int calResult =   await ToCalculate();
     this. Textbox1.Text = calResult;
}

private Task<int> ToCalculate()
{     
   //将复杂计算的过程放入一个Task<int>中，新开线程
   var t = Task.Run(()=>
   {
      System.Threading.Thread.Sleep(45000);
      return 100; 
   }); 
   //返回的是这个Task<int>
   return t;
}

 从上面的代码变动中，我们可以看到几处变动情况

1. 在方法的签名中，在public后面加入了async关键字, 将该方法标识成一个异步方法。 这样，让程序知道这个方法是一个异步方法， 此时它内部的await才会被认为是一个关键字。

    或者说，如果在方法的签名中没有async关键字, await会被认为是一个普通的变量名，也就是说，它会被当成普通的C#标识符来处理(类似于 string await ="test";)  

2. 在async标识的异步方法中，在需要异步调用的方法ToCalculate方法前面，使用await关键字

3. 异步调用的方法ToCalculate，只能是三种返回值类型中的一种void, Task 和 Task<T>。 在这个例子中，是Task<T>