C#await async使用方法

2023-08-02 12:08:46

转于：https://www.cnblogs.com/liqingwen/p/5831951.html

一、What's 异步？

启动程序时，系统会在内存中创建一个新的进程。进程是构成运行程序资源的集合。在进程内部，有称为线程的内核对象，它代表的是真正的执行程序。系统会在 Main 方法的第一行语句就开始线程的执行。线程： ①默认情况，一个进程只包含一个线程，从程序的开始到执行结束； ②线程可以派生自其它线程，所以一个进程可以包含不同状态的多个线程，来执行程序的不同部分； ③一个进程中的多个线程，将共享该进程的资源； ④系统为处理器执行所规划的单元是线程，而非进程。一般来说我们写的控制台程序都只使用了一个线程，从第一条语句按顺序执行到最后一条。但在很多的情况下，这种简单的模型会在性能或用户体验上不好。例如：服务器要同时处理来自多个客户端程序的请求，又要等待数据库和其它设备的响应，这将严重影响性能。程序不应该将时间浪费在响应上，而要在等待的同时执行其它任务！现在我们开始进入异步编程。在异步程序中，代码不需要按照编写时的顺序执行。这时我们需要用到 C# 5.0 引入的 async/await 来构建异步方法。我们先看一下不用异步的示例：

class Program
    {
        //创建计时器
        private static readonly Stopwatch Watch = new Stopwatch();

        private static void Main(string[] args)
        {
            //启动计时器
            Watch.Start();

            const string url1 = "http://www.cnblogs.com/";
            const string url2 = "http://www.cnblogs.com/liqingwen/";

            //两次调用 CountCharacters 方法（下载某网站内容，并统计字符的个数）
            var result1 = CountCharacters(1, url1);
            var result2 = CountCharacters(2, url2);

            //三次调用 ExtraOperation 方法（主要是通过拼接字符串达到耗时操作）
            for (var i = 0; i < 3; i++)
            {
                ExtraOperation(i + 1);
            }

            //控制台输出
            Console.WriteLine($"{url1} 的字符个数：{result1}");
            Console.WriteLine($"{url2} 的字符个数：{result2}");

            Console.Read();
        }

        /// <summary>
        /// 统计字符个数
        /// </summary>
        /// <param name="id"></param>
        /// <param name="address"></param>
        /// <returns></returns>
        private static int CountCharacters(int id, string address)
        {
            var wc = new WebClient();
            Console.WriteLine($"开始调用 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms 线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");

            var result = wc.DownloadString(address);
            Console.WriteLine($"调用完成 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms 线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");

            return result.Length;
        }

        /// <summary>
        /// 额外操作
        /// </summary>
        /// <param name="id"></param>
        private static void ExtraOperation(int id)
        {
            //这里是通过拼接字符串进行一些相对耗时的操作
            var s = "";

            for (var i = 0; i < 6000; i++)
            {
                s += i;
            }

            Console.WriteLine($"id = {id} 的 ExtraOperation 方法完成：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
        }
    }

这段代码按照顺序执行后的效果：

如果想提高执行的效率，那我们可以使用C# 的 async/await：

1     class Program
 2     {
 3         //创建计时器
 4         private static readonly Stopwatch Watch = new Stopwatch();
 5 
 6         private static void Main(string[] args)
 7         {
 8             //启动计时器
 9             Watch.Start();
10 
11             const string url1 = "http://www.cnblogs.com/";
12             const string url2 = "http://www.cnblogs.com/liqingwen/";
13 
14             //两次调用 CountCharactersAsync 方法（异步下载某网站内容，并统计字符的个数）
15             Task<int> t1 = CountCharactersAsync(1, url1);
16             Task<int> t2 = CountCharactersAsync(2, url2);
17 
18             //三次调用 ExtraOperation 方法（主要是通过拼接字符串达到耗时操作）
19             for (var i = 0; i < 3; i++)
20             {
21                 ExtraOperation(i + 1);
22             }
23 
24             //控制台输出
25             Console.WriteLine($"{url1} 的字符个数：{t1.Result}");
26             Console.WriteLine($"{url2} 的字符个数：{t2.Result}");
27 
28             Console.Read();
29         }
30 
31         /// <summary>
32         /// 统计字符个数
33         /// </summary>
34         /// <param name="id"></param>
35         /// <param name="address"></param>
36         /// <returns></returns>
37         private static async Task<int> CountCharactersAsync(int id, string address)
38         {
39             var wc = new WebClient();
40             Console.WriteLine($"开始调用 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms  线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
41 
42             var result = await wc.DownloadStringTaskAsync(address);
43             Console.WriteLine($"调用完成 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms  线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
44 
45             return result.Length;
46         }
47 
48         /// <summary>
49         /// 额外操作
50         /// </summary>
51         /// <param name="id"></param>
52         private static void ExtraOperation(int id)
53         {
54             //这里是通过拼接字符串进行一些相对耗时的操作
55             var s = "";
56 
57             for (var i = 0; i < 6000; i++)
58             {
59                 s += i;
60             }
61 
62             Console.WriteLine($"id = {id} 的 ExtraOperation 方法完成：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
63         }
64     }

这是使用C# 的 async/await完善后的输出，从输出信息上看出执行await代码前后线程的ID发生了变化，新建线程15和19执行CountCharactersAsync统计函数；同时执行时间比同步执行有不少的提高：

①从 Main 方法执行到 CountCharactersAsync(1, url1) 方法时，该方法会立即返回，然后才会调用它内部的方法开始下载内容。该方法返回的是一个 Task<int> 类型的占位符对象，表示计划进行的工作。这个占位符最终会返回 int 类型的值。

　　②这样就可以不必等 CountCharactersAsync(1, url1) 方法执行完成就可以继续进行下一步操作。到执行 CountCharactersAsync(2, url2) 方法时，跟 ① 一样返回 Task<int> 对象。

　　③然后，Main 方法继续执行三次 ExtraOperation 方法，同时两次 CountCharactersAsync 方法依然在持续工作。

　　④t1.Result 和 t2.Result 是指从 CountCharactersAsync 方法调用的 Task<int> 对象取结果，如果还没有结果的话，将阻塞，直有结果返回为止。

二、async/await 结构

先解析一下专业名词：同步方法：一个程序调用某个方法，等到其执行完成之后才进行下一步操作。这也是默认的形式。异步方法：一个程序调用某个方法，在处理完成之前就返回该方法。通过 async/await 我们就可以实现这种类型的方法。 async/await 结构可分成三部分：（1）调用方法：该方法调用异步方法，然后在异步方法执行其任务的时候继续执行；（2）异步方法：该方法异步执行工作，然后立刻返回到调用方法；（3）await 表达式：用于异步方法内部，指出需要异步执行的任务。一个异步方法可以包含多个 await 表达式（不存在 await 表达式的话 IDE 会发出警告）。

三、What’s 异步方法

异步方法：在执行完成前立即返回调用方法，在调用方法继续执行的过程中完成任务。语法分析：（1）关键字：方法头使用 async 修饰。（2）要求：包含 N（N>0）个 await 表达式（不存在 await 表达式的话 IDE 会发出警告），表示需要异步执行的任务。（3）返回类型：只能返回 3 种类型（void、Task 和 Task<T>）。Task 和 Task<T> 标识返回的对象会在将来完成工作，表示调用方法和异步方法可以继续执行。（4）参数：数量不限，但不能使用 out 和 ref 关键字。（5）命名约定：方法后缀名应以 Async 结尾。（6）其它：匿名方法和 Lambda 表达式也可以作为异步对象；async 是一个上下文关键字；关键字 async 必须在返回类型前。

四、异步方法在Winform中的应用

异步方法：在Winform窗口应用程序中执行异步方法。

public partial class Form1 : Form
    {
        private static readonly Stopwatch Watch = new Stopwatch();
        private const string url1 = "http://www.cnblogs.com/";
        private const string url2 = "http://www.cnblogs.com/liqingwen/";

        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Console.WriteLine("button 1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Thread.Sleep(5000);
            button1.Text = "同步方法调用";
            Console.WriteLine("button 1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

        }

        private async void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Console.WriteLine("button 2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Watch.Start();

            var delay = ThreadSleep(1, url1);
            button2.Text = await delay;
            Console.WriteLine("button 2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

        }
        private static async Task<string> ThreadSleep(int id)
        {
            await Task.Run<string>(() => {
                Console.WriteLine("线程ID1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

                Thread.Sleep(5000);
                Console.WriteLine("线程ID2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

                return "10";
            });
            Console.WriteLine("线程ID3:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

            return "11";
        }

        private Task<string> ThreadSleep(int id,string msg)
        {
            return Task.Run<string>(() => {
                Console.WriteLine("button 2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

                Thread.Sleep(5000);
                return "异步方法调用";
            });
        }
    }
}

从输出窗口中看出await中线程ID发生了变化，await前后线程ID还是在主线程中执行

码农公寓

一、What's 异步？

二、async/await 结构

三、What’s 异步方法

四、异步方法在Winform中的应用

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