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學(xué)無先后,達(dá)者為師

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C#多線程系列之a(chǎn)sync和await用法詳解_C#教程

作者:癡者工良 ? 更新時(shí)間: 2022-04-23 編程語言

async和await

async

微軟文檔:使用?async?修飾符可將方法、lambda 表達(dá)式或匿名方法指定為異步。

使用 async 修飾的方法,稱為異步方法。

例如:

為了命名規(guī)范,使用 async 修飾的方法,需要在方法名稱后面加上?Async?。

public async Task<int> TestAsync()  
{  
    // . . . .  
}

Lambda :

        static void Main()
        {
            Thread thread = new Thread(async () =>
            {
                await Task.Delay(0);
            });
        }
        public static async Task<int> TestAsync() => 666;

await

微軟文檔:await?運(yùn)算符暫停對(duì)其所屬的?async?方法的求值,直到其操作數(shù)表示的異步操作完成。

異步操作完成后,await?運(yùn)算符將返回操作的結(jié)果(如果有)。

好的,到此為止,async 和 await ,在官方文檔中的說明,就這么多。

從以往知識(shí)推導(dǎo)

這里,你會(huì)跟筆者從以往文章中學(xué)習(xí)到的知識(shí),去推導(dǎo),去理解 async 和 await 這兩個(gè)關(guān)鍵字是如何使用的,又應(yīng)該怎么合理使用。

這里我們不參考文檔和書籍的資料,不要看文檔和書籍中的示例,我們要一步步來從任務(wù)(Task)中的同步異步開始,慢慢摸索。去分析 async 和 await 兩個(gè)關(guān)鍵字給我們的異步編程帶來了什么樣的便利。

創(chuàng)建異步任務(wù)

場(chǎng)景:周六日放假了,可以打王者(一種游戲),但是昨天的衣服還沒有洗;于是用洗衣機(jī)洗衣服,清洗期間,開一局王者(一種游戲)。

我們可以編寫一個(gè)方法如下:

        static void Main()
        {
            Console.WriteLine("準(zhǔn)備洗衣服");

            // 創(chuàng)建一個(gè)洗衣服的任務(wù)
            Task<int> task = new Task<int>(() =>
            {
                // 模擬洗衣服的時(shí)間
                int time = new Random().Next(2, 6);
                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(time));
                return time;
            });

            Console.WriteLine("開始洗衣服");

            // 讓洗衣機(jī)洗衣服
            task.Start();

            Console.WriteLine("我去打王者,讓洗衣機(jī)洗衣服");
            // 打王者
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(4));
            Console.WriteLine("打完王者了,衣服洗完了嘛?");

            Console.WriteLine(task.IsCompleted);
            if (task.IsCompleted)
                Console.WriteLine("洗衣服花的時(shí)間:" + task.Result);
            else
            {
                Console.WriteLine("在等洗衣機(jī)洗完衣服");
                task.Wait();
                Console.WriteLine("洗衣服花的時(shí)間:" + task.Result);
            }
            Console.WriteLine("洗完了,撈出衣服,曬衣服,繼續(xù)打王者去");
        }

創(chuàng)建異步任務(wù)并返回Task

上面的示例,雖然說,異步完成了一個(gè)任務(wù),但是這樣,將代碼都放到 Main ,可讀性十分差,還要其它什么規(guī)范之類的,不允許我們寫這樣的垃圾代碼。于是我們將洗衣服這個(gè)任務(wù),封裝到一個(gè)方法中,然后返回 Task 即可。

在 Program 類中,加入如下一個(gè)方法,這個(gè)方法用于執(zhí)行異步任務(wù),并且返回 Task 對(duì)象。

        /// <summary>
        /// 執(zhí)行一個(gè)任務(wù)
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static Task<int> TestAsync()
        {
            Task<int> task = new Task<int>(() =>
            {
                // 模擬洗衣服的時(shí)間
                int time = new Random().Next(2, 6);
                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(time));
                return time;
            });
            task.Start();
            return task;
        }

Main 方法中,改成

        static void Main()
        {
            Console.WriteLine("準(zhǔn)備洗衣服");

            // 創(chuàng)建一個(gè)洗衣服的任務(wù)
            Task<int> task = TestAsync();
            ... ...

但是,兩者差別還是不大。

異步改同步

我們創(chuàng)建了異步方法,去執(zhí)行一個(gè)洗衣服的任務(wù);當(dāng)打完游戲后,需要檢查任務(wù)是否完成,然后才能進(jìn)行下一步操作,這時(shí)候就出現(xiàn)了?同步。為了保持同步和獲得執(zhí)行結(jié)果,我們使用了?.Wait()?、.Result?。

這里我們嘗試將上面的操作轉(zhuǎn)為同步,并且獲得執(zhí)行結(jié)果。

    class Program
    {
        static void Main()
        {
            int time = Test();
            // ... ...
        }

        /// <summary>
        /// 執(zhí)行一個(gè)任務(wù)
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static int Test()
        {
            Task<int> task = new Task<int>(() =>
            {
                // 模擬洗衣服的時(shí)間
                int time = new Random().Next(2, 6);
                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(time));
                return time;
            });
            task.Start();
            return task.Result;
        }
    }

說說 await Task

Task?和?Task<TResult>?,前者是一個(gè)沒有返回結(jié)果的任務(wù),后者是有返回結(jié)果的任務(wù)。前面的文章中已經(jīng)使用過大量的示例,這里我們使用 await ,去完成一些完全相同的功能。

Task

        public static void T1()
        {
            Task task = new Task(() => { });
            task.Wait();
        }
        public static async void T2()
        {
            Task task = new Task(() => {  });
            await task;
        }

說明,await 可以讓程序等待任務(wù)完成。

Task<TResult>

       public void T3()
       {
           // 獲取 Task 任務(wù)對(duì)象,后面的邏輯過程可以弄成異步
           Task<int> task = TestAsync();

           // 任務(wù)是異步在執(zhí)行,我不理會(huì)他
           // 這里可以處理其它事情,處理完畢后,再獲取執(zhí)行結(jié)果
           // 這就是異步

           Console.WriteLine(task.Result);
       }
        public async void T4()
        {
            // 使用 await 關(guān)鍵字,代表等待執(zhí)行完成,同步
            int time = await TestAsync();
            Console.WriteLine(time);
        }

說明:await 可以讓程序等待任務(wù)執(zhí)行完成,并且獲得執(zhí)行結(jié)果。

看到?jīng)]有。。。await 關(guān)鍵字,作用是讓你等,是同步的,壓根不是直接讓你的任務(wù)變成異步后臺(tái)執(zhí)行的。

那為啥提到 async 、await,都是說跟異步有關(guān)?不急,后面解釋。

說說?async Task<TResult>

async Task<TResult>?修飾一個(gè)方法,那么這個(gè)方法要返回?await Task<TResult>?的結(jié)果。

兩種同步方式示例對(duì)比:

        public static int Test()
        {
            Task<int> task = new Task<int>(() =>
            {
                // 模擬洗衣服的時(shí)間
                int time = new Random().Next(2, 6);
                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(time));
                return time;
            });
            task.Start();
            return task.Result;
        }
        public static async Task<int> TestAsync()
        {
            Task<int> task = new Task<int>(() =>
            {
                // 模擬洗衣服的時(shí)間
                int time = new Random().Next(2, 6);
                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(time));
                return time;
            });
            task.Start();
            int time = await task;
            return time;
        }

同步異步?

問:async 和 await 不是跟異步方法有關(guān)嘛,為啥前面的示例使用了 await ,全部變成同步了?

問:使用 async 和 await 的方法,執(zhí)行過程到底是同步還是異步?

答:同步異步都行,要同步還是異步,全掌握在你的手上。

  • 你使用 await 去調(diào)用一個(gè)異步方法,其執(zhí)行過程就是同步。
  • 你獲取異步方法返回的 Task,就是異步。

最近筆者收到一些提問,有些讀者,使用 async 和 await 去編寫業(yè)務(wù),想著是異步,可以提升性能,實(shí)際結(jié)果還是同步,性能一點(diǎn)沒有提升。通過下面的示例,你會(huì)馬上理解應(yīng)該怎么用。

首先,在不使用 async 和 await 關(guān)鍵字的情況下,我們來編寫兩個(gè)方法,分別實(shí)現(xiàn)同步和異步的功能,兩個(gè)方法執(zhí)行的結(jié)果是一致的。

        /// <summary>
        /// 同步
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static int Test()
        {
            Task<int> task = new Task<int>(() =>
            {
                return 666;
            });
            task.Start();
            return task.Result;
        }
        
        /// <summary>
        /// 異步
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static Task<int> TestAsync()
        {
            Task<int> task = new Task<int>(() =>
            {
                return 666;
            });
            task.Start();
            return task;
        }

能不能將兩個(gè)方法合并在一起呢?想同步就同步,想異步就異步,這樣就不需要寫兩個(gè)方法了!

是可以的!通過 async 和 await 關(guān)鍵字,可以輕松實(shí)現(xiàn)!

合并后,代碼如下:

        /// <summary>
        /// 可異步可同步
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static async Task<int> TestAsync()
        {
            Task<int> task = new Task<int>(() =>
            {
                return 666;
            });
            task.Start();
            return await task;
        }

合并后,我們又應(yīng)該怎么在調(diào)用的時(shí)候,實(shí)現(xiàn)同步和異步呢?

筆者這里給出兩個(gè)示例:

        // await 使得任務(wù)同步
        public async void T1()
        {
            // 使用 await 關(guān)鍵字,代表等待執(zhí)行完成,同步
            int time = await TestAsync();
            Console.WriteLine(time);
        }

        // 直接獲得返回的 Task,實(shí)現(xiàn)異步
        public void T2()
        {
            // 獲取 Task 任務(wù)對(duì)象,后面的邏輯過程可以弄成異步
            Task<int> task = TestAsync();

            // 任務(wù)是異步在執(zhí)行,我不理會(huì)他
            // 這里可以處理其它事情,處理完畢后,再獲取執(zhí)行結(jié)果
            // 這就是異步

            Console.WriteLine(task.Result);
        }

至此,理解為什么使用了?async?和?await,執(zhí)行時(shí)還是同步了吧?

Task封裝異步任務(wù)

前面,我們都是使用了?new Task()?來創(chuàng)建任務(wù),而且微軟官網(wǎng)大多使用?Task.Run()?來編寫 async 和 await 的示例。

因此,我們可以修改前面的異步任務(wù),改成:

        /// <summary>
        /// 可異步可同步
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static async Task<int> TestAsync()
        {
            return await Task.Run<int>(() =>
            {
                return 666;
            });
        }

關(guān)于跳到 await 變異步

在百度學(xué)習(xí)異步的時(shí)候,往往會(huì)有作者說,進(jìn)入異步方法后,同步執(zhí)行代碼,碰到 await 后就是異步執(zhí)行。

當(dāng)然還有多種說法。

我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了這么多的任務(wù)(Task)知識(shí),這一點(diǎn)十分容易解釋。

因?yàn)槭褂昧?async 和 await 關(guān)鍵字,代碼最深處,必定會(huì)出現(xiàn) Task 這個(gè)東西,Task 這個(gè)東西本來就是異步。碰到 await 出現(xiàn)異步,不是因?yàn)?await 的作用,而是因?yàn)樽畹讓佑袀€(gè) Task。

為什么出現(xiàn)一層層的 await

這是相對(duì)于提供服務(wù)者來說。因?yàn)槲乙峁┙涌诮o你使用,因此底層出現(xiàn) async、await 后,我會(huì)繼續(xù)保留方法是異步的(async),然后繼續(xù)封裝,這樣就有多層的調(diào)用結(jié)構(gòu),例如上一小節(jié)的圖。

但是如果來到了調(diào)用者這里,就不應(yīng)該還是使用 async 、await 去編寫方法,而是應(yīng)該按照實(shí)際情況同步或異步。

原文鏈接:https://www.cnblogs.com/whuanle/p/12822705.html

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