c# async/await的用法

黄金屋1 2020-09-05

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

关键：

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。

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）。

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($"开始调用 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
            var result = wc.DownloadString(address);
            Console.WriteLine($"调用完成 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
            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");
        }
    }

图1-1 运行的效果图，以毫秒（ms）为单位

　　【备注】一般来说，直接拼接字符串是一种比较耗性能的手段，如果对字符串拼接有性能要求的话应该使用 StringBuilder。

　　【注意】每次运行的结果可能不同。不管哪次调试，绝大部分时间都浪费前两次调用（CountCharacters 方法），即在等待网站的响应上。

　　图1-2 根据执行结果所画的时间轴

有人曾幻想着这样提高性能的方法：在调用 A 方法时，不等它执行完，直接执行 B 方法，然后等 A 方法执行完成再处理。

C# 的 async/await 就可以允许我们这么弄。

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 CountCharactersAsync 方法（异步下载某网站内容，并统计字符的个数）
            Task<int> t1 = CountCharactersAsync(1, url1);
            Task<int> t2 = CountCharactersAsync(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($"{url1} 的字符个数：{t1.Result}");
            Console.WriteLine($"{url2} 的字符个数：{t2.Result}");
            Console.Read();
        }
        /// <summary>
        /// 统计字符个数
        /// </summary>
        /// <param name="id"></param>
        /// <param name="address"></param>
        /// <returns></returns>
        private static async Task<int> CountCharactersAsync(int id, string address)
        {
            var wc = new WebClient();
            Console.WriteLine($"开始调用 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
            var result = await wc.DownloadStringTaskAsync(address);
            Console.WriteLine($"调用完成 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
            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");
        }
    }
//这是修改后的代码