這篇文章給大家介紹C#中怎么實現(xiàn)異步編程，內(nèi)容非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

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異步方法基礎(chǔ)及其運行流程

Async和Await

異步方法使用async修飾，該方法包含一個或多個await表達(dá)式或語句，方法同步運行，直至到達(dá)第一個 Await，此時暫停，直到等待的任務(wù)完成，在任務(wù)完成后，控制權(quán)返回給方法的調(diào)用方。如果方法中并不包含await，則該方法不會像同步方法一樣被掛起。

異步方法通常包含await運算符的一個或多個實例，但缺少await表達(dá)式也不會導(dǎo)致生成編譯器錯誤，之會因為沒有await而發(fā)出警告，但編譯依然通過。

異步方法使用await關(guān)鍵字來確定等待位置，但await表達(dá)式并不阻止正在執(zhí)行到此位置的線程，也就是說異步方法在await表達(dá)式執(zhí)行時只是暫停，并不會導(dǎo)致方法退出，只會導(dǎo)致finally代碼塊不運行。異步方法只有在等待的任務(wù)完成后，才能通過該位置并繼續(xù)執(zhí)行剩下的邏輯，控制權(quán)也在此處返回給異步方法的調(diào)用方。

如果異步方法未使用Await運算符標(biāo)記暫停點，那么異步方法會作為同步方法執(zhí)行，即使有Async修飾符，也不例外。如以下示例

   1:  public async static Task GetUserInfoAsync()

   2:  {

   3:      User user = await db.User.FirstOrDefaultAsync();//此處會掛起

   4:

   5:      Task user = db.User.FirstOrDefaultAsync();//此處不會掛起，注意此處，返回值也變了，接下來會討論一下異步方法的返回值

   6:

   7:      return string.Empty;

   8:  }
 

具M(jìn)SDN描述，aysnc關(guān)鍵字是一個非保留的關(guān)鍵字。在修飾方法或 lambda 表達(dá)式時，它是關(guān)鍵字，await也作為關(guān)鍵字存在。在所有其他上下文中，async和await都會將其解釋為標(biāo)識符。不過開發(fā)人員可以不用太過關(guān)注這段，只需要知道aysnc會將一個方法標(biāo)識成異步方法，而await可以掛起異步方法的執(zhí)行即可。

 

關(guān)鍵點

1、和被async修飾的方法不一樣，如果方法中含有await關(guān)鍵字，方法必須使用async標(biāo)識符，否則編譯不通過。

2、在異步編程過程中，比較推薦的做法是，被標(biāo)記了async關(guān)鍵字的異步方法應(yīng)該包含至少一個await表達(dá)式或語句。

3、異步方法的命名以Async結(jié)尾 

異步返回類型和異常處理

需要說明的是，本文所討論的異步方法指的是基于任務(wù)的異步編程模型，返回值是，Task或Task。

1、如果方法需要返回string類型，那么將返回Task。如果方法沒有指定返回類型，那么將返回Task。每個返回的任務(wù)都表示正在進(jìn)行的工作，任務(wù)封裝有關(guān)異步進(jìn)程狀態(tài)的信息，如果未成功，則會引發(fā)異常。異步方法返回 Task 或 Task。返回任務(wù)的屬性攜帶有關(guān)其狀態(tài)和歷史記錄的信息，如任務(wù)是否完成、異步方法是否導(dǎo)致異常或已取消以及最終結(jié)果是什么。可使用await運算符訪問這些屬性。

   1:  public async static Task GetUserInfoAsync()

   2:  {

   3:      User user = await db.User.FirstOrDefautAsync();

   4:

   5:      return user;

   6:  }

2、如果等待的任務(wù)返回異步方法導(dǎo)致異常，則 await 運算符會以同步方式拋出異常。如果等待的返回任務(wù)的異步方法取消，await運算符引發(fā)OperationCanceledException。如果異步方法中沒有使用await阻塞，可以使用try-catch捕捉異常，只是異常發(fā)生的時機可能會滯后。

異步方法的運行流程

了解異步方法的運行機制，就是要了解異步編程中的控制流是如何一步步執(zhí)行的。如果需要詳細(xì)了解控制流，可以異步到MSDN中查看。

下圖及其描述摘自MSDN：

關(guān)系圖中的數(shù)值對應(yīng)于以下步驟。

1. 事件處理程序調(diào)用并等待 AccessTheWebAsync 異步方法。

2. AccessTheWebAsync 創(chuàng)建HttpClient實例并調(diào)用GetStringAsync異步方法，獲取的內(nèi)容字符串方式返回。

3. GetStringAsync 中發(fā)生了某種情況，該情況掛起了它的進(jìn)程?？赡鼙仨毜却渌柚谷蝿?wù)完成。為避免阻止資源，GetStringAsync 會將控制權(quán)出讓給其調(diào)用方 AccessTheWebAsync。 GetStringAsync 返回Task，其中 TResult 為字符串，并且 AccessTheWebAsync 將任務(wù)分配給 getStringTask 變量。該任務(wù)將調(diào)用GetStringAsync正在進(jìn)行的進(jìn)程，在調(diào)用完成時產(chǎn)生返回字符串給urlcontent。

4. 由于尚未等待 getStringTask，因此，AccessTheWebAsync 可以繼續(xù)執(zhí)行而不依賴于 GetStringAsync 最終結(jié)果的完成。該任務(wù)繼續(xù)調(diào)用同步方法 DoIndependentWork。

5. DoIndependentWork 作為一個同步方法，在自身工作完成后返回到調(diào)用方。

6. AccessTheWebAsync 已運行完畢，可以不受 getStringTask 的結(jié)果影響。接下來，AccessTheWebAsync 需要計算并返回已下載的字符串的長度，但該方法只有在獲得字符串的情況下才能計算該值。

   因此，AccessTheWebAsync 使用一個 await 運算符來掛起其任務(wù)，并把控制權(quán)交給調(diào)用 AccessTheWebAsync 的事件處理程序。 AccessTheWebAsync 將 Task返回給調(diào)用方。該任務(wù)將計算下載字符串長度。 

7. GetStringAsync 完成并生成一個字符串結(jié)果。字符串結(jié)果不是通過按你預(yù)期的方式調(diào)用 GetStringAsync 所返回的。（記住，該方法已返回步驟 3 中的一個任務(wù)）。相反，字符串結(jié)果存儲在表示 getStringTask 方法完成的任務(wù)中。await 運算符從 getStringTask 中檢索結(jié)果。賦值語句將檢索到的結(jié)果賦給 urlContents。

8. 當(dāng) AccessTheWebAsync 獲取字符串結(jié)果時，該方法可以計算字符串長度。然后，AccessTheWebAsync 工作也將完成，并且等待事件處理程序的繼續(xù)使用。事件處理程序也將最終獲得字符串的長度信息。

注意：

如果 GetStringAsync（因此 getStringTask）在 AccessTheWebAsync 等待前完成，則控制權(quán)會保留在 AccessTheWebAsync中。如果異步調(diào)用過程 (AccessTheWebAsync) 已完成，并且 AccessTheWebSync 不必等待最終結(jié)果，則掛起然后返回到 getStringTask 將造成資源浪費。

在調(diào)用方內(nèi)部（此示例中的事件處理程序），處理模式將繼續(xù)。在等待結(jié)果前，調(diào)用方可以開展不依賴于 AccessTheWebAsync 結(jié)果的其他工作，否則就需等待片刻。事件處理程序等待 AccessTheWebAsync，而 AccessTheWebAsync 等待 GetStringAsync。

異步編程對性能的影響

 在.NET異步編程中，async和await不會創(chuàng)建其他線程，同時異步方法不會在其自身線程上運行，因此它不需要多線程。只有當(dāng)方法處于活動狀態(tài)時，該方法將在當(dāng)前同步上下文中運行并使用線程上的時間?？梢允褂肨ask.Run將占用大量CPU的工作移到后臺線程，但是后臺線程不會幫助正在等待結(jié)果的進(jìn)程變?yōu)榭捎脿顟B(tài)。

對于異步編程而言，基于異步的方法優(yōu)于幾乎每個用例中的現(xiàn)有方法。具體而言，這種方法優(yōu)于BackgroundWorker的I/O綁定操作因為代碼更簡單且無需防止?fàn)幱脳l件。結(jié)合Task.Run使用時，異步編程比BackgroundWorker更適用于CPU綁定的操作，因為異步編程將運行代碼的協(xié)調(diào)細(xì)節(jié)與Task.Run傳輸至線程池的工作區(qū)分開來。

那么異步編程對線程的影響又是什么呢，相比大家應(yīng)該都知道，ASP.NET中有兩類線程，工作線程，和IO線程。

其中工作線程處理普通請求的線程，也是我們用得最多的線程。這個線程是有限的，是根CPU的個數(shù)相關(guān)的。IO線程，比如與文件讀寫，網(wǎng)絡(luò)操作等是可以異步實現(xiàn)并且使性能提升的地方。I/O線程通常情況下是空閑的。所以可以使用IO線程來代替工作線程，一方面充分運用了系統(tǒng)資源，另一方面也節(jié)省了工作線程調(diào)度及切換所帶來的損耗。

由此我們需要明白，在I/O密集型處理時，使用異步可以帶來很大的提升，比如數(shù)據(jù)庫操作以及網(wǎng)絡(luò)操作。

即便異步編程帶來性能的提升，但是運用不慎，也會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生反作用，比如直接使用Task.Run或者Task.Factory.StartNew所帶來的異步編程，這些方式會占用工作線程以及工作線程之間的切換。 

異步編程需要注意的地方

 

1、同時async和await侵入性或者傳遞性很強，所有調(diào)用的地方都需要同步使用async和await，這對系統(tǒng)中老代碼的修改產(chǎn)生了很大的影響。

2、異步編程中無法使用lock鎖，因為異步方法不會在自身線程上運行，lock就變成了多余的了。但異步編程場景下可以使用AsyncLock鎖，對相應(yīng)的代碼進(jìn)行鎖定。

3、異步編程里，比較推薦的做法是避免上線文延續(xù)，此處不再做更多說明，參考我的前一篇文章《異步編程（一）》

4、異步編程是否真的提升了系統(tǒng)性能，目前來看大多數(shù)場景下是提升了，尤其在I/O操作比較密集的業(yè)務(wù)場景下，比如查詢數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)調(diào)用。

關(guān)于C#中怎么實現(xiàn)異步編程就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。