很久没有写博客了，今年做的产品公司这两天刚刚开了发布会，稍微清闲下来，想想我们做的产品还有没有性能优化空间，于是想到了.Net的异步可以优化性能，但到底能够提升多大的比例呢？恰好有一个朋友正在做各种语言的异步性能测试（有关异步和同步的问题，请参考客《AIO与BIO接口性能对比》），于是我今天写了一个C#的测试程序。
首先，建一个 ASP.NET MVC WebAPI项目，在默认的控制器 values里面，增加两个方法：
// GET api/values?sleepTime=10
[HttpGet]
public async Task<string> ExecuteAIO(int sleepTime)
{
await Task.Delay(sleepTime);
return "Hello world,"+ sleepTime;
} [HttpGet]
// GET api/values?sleepTime2=10
public string ExecuteBIO(int sleepTime2)
{
System.Threading.Thread.Sleep(sleepTime2);
return "Hello world," + sleepTime2;
}
然后，建立一个控制台程序，来测试这个web API：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("按任意键开始测试 WebAPI:http://localhost:62219/api/values?sleepTime={int}");
Console.Write("请输入线程数：");
int threadNum = ;
int.TryParse(Console.ReadLine(), out threadNum);
while (Test(threadNum)) ; Console.ReadLine();
Console.ReadLine();
} private static bool Test(int TaskNumber)
{
Console.Write("请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：");
string input = Console.ReadLine();
int SleepTime = ;
if (!int.TryParse(input, out SleepTime))
return false;
HttpClient client = new HttpClient();
client.BaseAddress = new Uri("http://localhost:62219/");
var result = client.GetStringAsync("api/values?sleepTime=" + input).Result;
Console.WriteLine("Result:{0}", result);
//int TaskNumber = 1000; Console.WriteLine("{0}次 BIO（同步）测试(睡眠{1} 毫秒)：", TaskNumber, SleepTime);
System.Diagnostics.Stopwatch sw = new System.Diagnostics.Stopwatch(); sw.Start();
Task[] taskArr = new Task[TaskNumber];
for (int i = ; i < TaskNumber; i++)
{
Task task = client.GetStringAsync("api/values?sleepTime2=" + SleepTime);
taskArr[i] = task; }
Task.WaitAll(taskArr);
sw.Stop();
double useTime1 = sw.Elapsed.TotalSeconds;
Console.WriteLine("耗时（秒）：{0},QPS:{1,10:f2}", useTime1, TaskNumber/useTime1);
sw.Reset(); Console.WriteLine("{0}次 AIO（异步）测试(睡眠{1} 毫秒)：", TaskNumber, SleepTime);
sw.Start();
for (int i = ; i < TaskNumber; i++)
{
Task task = client.GetStringAsync("api/values?sleepTime=" + SleepTime);
taskArr[i] = task;
}
Task.WaitAll(taskArr);
sw.Stop();
double useTime2 = sw.Elapsed.TotalSeconds;
Console.WriteLine("耗时（秒）：{0},QPS:{1,10:f2}", useTime2, TaskNumber / useTime2);
return true;
}
}
其实主要是下面几行代码：
HttpClient client = new HttpClient();
client.BaseAddress = new Uri("http://localhost:62219/");
var result = client.GetStringAsync("api/values?sleepTime=" + input).Result;
注意，你可能需要使用Nuget添加下面这个包:
Microsoft.AspNet.WebApi.Client
最后，运行这个测试，结果如下:
按任意键开始测试 WebAPI:http://localhost:62219/api/values?sleepTime={int}
请输入线程数：1000
请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：10
Result:"Hello world,10"
1000次 BIO（同步）测试(睡眠10 毫秒)：
耗时（秒）：1.2860545,QPS: 777.57
1000次 AIO（异步）测试(睡眠10 毫秒)：
耗时（秒）：0.4895946,QPS: 2042.51
请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：100
Result:"Hello world,100"
1000次 BIO（同步）测试(睡眠100 毫秒)：
耗时（秒）：8.2769307,QPS: 120.82
1000次 AIO（异步）测试(睡眠100 毫秒)：
耗时（秒）：0.5435111,QPS: 1839.89
本来想尝试测试10000个线程，但报错了。
上面的测试结果，QPS并不高，但由于使用的是IISExpress，不同的Web服务器软件性能不相同，所以还得对比下进程内QPS结果，于是新建一个控制台程序，代码如下：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("按任意键开始测试 ");
Console.Write("请输入线程数：");
int threadNum = ;
int.TryParse(Console.ReadLine(), out threadNum);
while (Test(threadNum)) ; Console.ReadLine();
Console.ReadLine();
} private static bool Test(int TaskNumber)
{
Console.Write("请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：");
string input = Console.ReadLine();
int SleepTime = ;
if (!int.TryParse(input, out SleepTime))
return false; var result = ExecuteAIO(SleepTime).Result;
Console.WriteLine("Result:{0}", result);
//int TaskNumber = 1000; Console.WriteLine("{0}次 BIO（同步）测试(睡眠{1} 毫秒)：", TaskNumber, SleepTime);
System.Diagnostics.Stopwatch sw = new System.Diagnostics.Stopwatch(); sw.Start();
Task[] taskArr = new Task[TaskNumber];
for (int i = ; i < TaskNumber; i++)
{
Task task = Task.Run<string>(()=> ExecuteBIO(SleepTime));
taskArr[i] = task; }
Task.WaitAll(taskArr);
sw.Stop();
double useTime1 = sw.Elapsed.TotalSeconds;
Console.WriteLine("耗时（秒）：{0},QPS:{1,10:f2}", useTime1, TaskNumber / useTime1);
sw.Reset(); Console.WriteLine("{0}次 AIO（异步）测试(睡眠{1} 毫秒)：", TaskNumber, SleepTime);
sw.Start();
for (int i = ; i < TaskNumber; i++)
{
Task task = ExecuteAIO(SleepTime);
taskArr[i] = task;
}
Task.WaitAll(taskArr);
sw.Stop();
double useTime2 = sw.Elapsed.TotalSeconds;
Console.WriteLine("耗时（秒）：{0},QPS:{1,10:f2}", useTime2, TaskNumber / useTime2);
return true;
} public static async Task<string> ExecuteAIO(int sleepTime)
{
await Task.Delay(sleepTime);
return "Hello world," + sleepTime;
} public static string ExecuteBIO(int sleepTime2)
{
System.Threading.Thread.Sleep(sleepTime2);
//不能在非异步方法里面使用 Task.Delay，否则可能死锁
//Task.Delay(sleepTime2).Wait();
return "Hello world," + sleepTime2;
}
}
注意，关键代码只有下面两个方法：
public static async Task<string> ExecuteAIO(int sleepTime)
{
await Task.Delay(sleepTime);
return "Hello world," + sleepTime;
} public static string ExecuteBIO(int sleepTime2)
{
System.Threading.Thread.Sleep(sleepTime2);
//不能在非异步方法里面使用 Task.Delay，否则可能死锁
//Task.Delay(sleepTime2).Wait();
return "Hello world," + sleepTime2;
}
这两个方法跟WebAPI的测试方法代码是一样的，但是调用代码稍微不同：
同步调用:
Task[] taskArr = new Task[TaskNumber];
for (int i = ; i < TaskNumber; i++)
{
Task task = Task.Run<string>(()=> ExecuteBIO(SleepTime));
taskArr[i] = task; }
Task.WaitAll(taskArr);
异步调用：
for (int i = ; i < TaskNumber; i++)
{
Task task = ExecuteAIO(SleepTime);
taskArr[i] = task;
}
Task.WaitAll(taskArr);
可见，这里测试的时候，同步和异步调用，客户端代码都是使用的多线程，主要的区别就是异步方法使用了 async/await 语句。
下面是非Web的进程内异步多线程和同步多线程的结果：
请输入线程数：1000
请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：10
Result:Hello world,10
1000次 BIO（同步）测试(睡眠10 毫秒)：
耗时（秒）：1.3031966,QPS: 767.34
1000次 AIO（异步）测试(睡眠10 毫秒)：
耗时（秒）：0.026441,QPS: 37820.05
请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：100
Result:Hello world,100
1000次 BIO（同步）测试(睡眠100 毫秒)：
耗时（秒）：9.8502858,QPS: 101.52
1000次 AIO（异步）测试(睡眠100 毫秒)：
耗时（秒）：0.1149469,QPS: 8699.67 请输入线程数：10000
请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：10
Result:Hello world,10
10000次 BIO（同步）测试(睡眠10 毫秒)：
耗时（秒）：7.7966125,QPS: 1282.61
10000次 AIO（异步）测试(睡眠10 毫秒)：
耗时（秒）：0.083922,QPS: 119158.27
请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：100
Result:Hello world,100
10000次 BIO（同步）测试(睡眠100 毫秒)：
耗时（秒）：34.3646036,QPS: 291.00
10000次 AIO（异步）测试(睡眠100 毫秒)：
耗时（秒）：0.1721833,QPS: 58077.64
结果表示，.NET程序开启10000个任务（不是10000个原生线程，需要考虑线程池线程），异步方法的QPS超过了10万，而同步方法只有1000多点，性能差距还是很大的。
注：以上测试结果的测试环境是
Intel i7-4790K CPU，4核8线程，内存 16GB，Win10 企业版
总结:
不论是普通程序还是Web程序，使用异步多线程，可以极大的提高系统的吞吐量。
后记：
感谢网友“双鱼座” 的提示，我用信号量和都用线程Sleep的方式，对同步和异步方法进行了测试，结果如他所说，TPL异步方式，开销很大，下面是测试数据：
使用 semaphoreSlim 的情况： 请输入线程数：1000
请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：10
Result:Hello world,10
1000次 BIO（同步）测试(睡眠10 毫秒)：
耗时（秒）：1.2486964,QPS: 800.84
1000次 AIO（异步）测试(睡眠10 毫秒)：
耗时（秒）：10.5259443,QPS: 95.00
请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：100
Result:Hello world,100
1000次 BIO（同步）测试(睡眠100 毫秒)：
耗时（秒）：12.2754003,QPS: 81.46
1000次 AIO（异步）测试(睡眠100 毫秒)：
耗时（秒）：100.5308431,QPS: 9.95
请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：1000
Result:Hello world,1000
1000次 BIO（同步）测试(睡眠1000 毫秒)：
耗时（秒）：54.0055828,QPS: 18.52
1000次 AIO（异步）测试(睡眠1000 毫秒)：
耗时（秒）：1000.4749124,QPS: 1.00
使用线程 Sleep的代码改造：
public static async Task<string> ExecuteAIO(int sleepTime)
{
//await Task.Delay(sleepTime);
//return "Hello world," + sleepTime;
//await Task.Delay(sleepTime);
//semaphoreSlim.Wait(sleepTime);
System.Threading.Thread.Sleep(sleepTime);
return await Task.FromResult("Hello world," + sleepTime);
} public static string ExecuteBIO(int sleepTime2)
{
System.Threading.Thread.Sleep(sleepTime2);
//semaphoreSlim.Wait(sleepTime2);
//不能在非异步方法里面使用 Task.Delay，否则可能死锁
//Task.Delay(sleepTime2).Wait();
return "Hello world," + sleepTime2;
}
运行结果如下：
请输入线程数：1000
请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：10
Result:Hello world,10
1000次 BIO（同步）测试(睡眠10 毫秒)：
耗时（秒）：1.3099217,QPS: 763.40
1000次 AIO（异步）测试(睡眠10 毫秒)：
耗时（秒）：10.9869045,QPS: 91.02
请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：100
Result:Hello world,100
1000次 BIO（同步）测试(睡眠100 毫秒)：
耗时（秒）：8.5861461,QPS: 116.47
1000次 AIO（异步）测试(睡眠100 毫秒)：
耗时（秒）：100.9829406,QPS: 9.90
请输入此API方法的睡眠时间（毫秒）,输入非数字内容退出：1000
Result:Hello world,1000
1000次 BIO（同步）测试(睡眠1000 毫秒)：
耗时（秒）：27.0158904,QPS: 37.02
1000次 AIO（异步）测试(睡眠1000 毫秒)：
在每次睡眠1秒的异步方法测试中，很久都没有出来结果，不用考虑，QPS肯定低于一秒了。
经验教训：
在异步方法中，不要使用 Thread.Sleep；在同步方法中，不要使用Task.Delay ，否则可能出现线程死锁，结果难出来。