async和await关键字实现异步编程

异步编程

概念

异步编程核心为异步操作，该操作一旦启动将在一段时间内完成。所谓异步，关键是实现了两点：（1）正在执行的此操作，不会阻塞原来的线程（2）一旦启动的此操作，可以继续执行其他任务。当该操作完成时，将调用回调函数来通知该操作已经结束。

【注】：本人一直以为同步和异步都属于多线程的范畴，到今天才明白完全错误，异步和多线程是属于不同范畴，多线程和异步是并发的两种形式，并行处理和线程同步是多线程的两种形式，这是我当前的理解，不知是否有误，文中若有错误，请园友拍砖并指正，初次学习难免有误，望海涵！

那么问题来了，为什么说异步编程高效呢？首先得了解"IO操作的DMA（Direct Memory Access）模式"即直接内存访问，是一种不经过CPU而直接经过内存数据存储的数据交换模式。通过DMA的数据交换几乎可以不损耗CPU的资源。而CLR提供的异步编程模型正是充分利用了硬件的DMA功能来缓解CPU的压力。

通过async和await关键字实现异步编程

一般使用方法：在方法声明上加上async关键字，它的目的是使得方法内的关键字await生效（为了保持向后兼容，同时引入了这两个关键字），如果async方法有返回值，返回Task<T>，若没有则返回Task，返回这些Task的目的是通知主程序异步方法的结束。下面我们通过这两个关键字用例子来介绍几本用法！

 1 async Task DoSomethingAsync()

 2 {

 3 int val = 13;

 4 // 异步方式等待1 秒

 5 await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(1));

 6 val *= 2;

 7 // 异步方式等待1 秒

 8 await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(1));

 9 Trace.WriteLine(val);

10 }

在winform中程序中，添加一个按钮和label文本，此按钮的点击事件代码为：

1         private void btnSync_Click(object sender, EventArgs e)

2         {

3             DoSomethingSync();

4             label1.Text = "Async Done";

5         }

【问题1】当点击此按钮时先执行完异步方法后输出26，再执行label1.Text=“Aysnc Done”？答案是NO！因为async在开始时是以同步方式执行，在其方法内部由于await关键字的存在则会执行一个异步等待！但是在此之前，它首先检查该操作是否已经完成，若完成，则继续以同步方式继续运行！否则则会暂停异步方法，并返回，遗留下这个未完成的Task。一段时间后操作完成，该异步方法恢复运行！是不是没太理解？通俗点说就是，当触发点击事件时，先执行异步方法，此时会在线程池中新起一个工作线程，但是不会阻塞主线程的运行，所以此时会返回一个异步方法中遗留的而未完成的任务，先执行下面一句label1.Text="Async Done"，直到该任务完成输出26！

【问题2】如果将上述事件写成如下，结果又会怎样？？结论就是先执行完异步方法输出26，然后再执行label1.Text=“Aysnc Done！

      private async void btnSync_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            await DoSomethingSync();

            label1.Text = "Async Done";

        }

这个相当于async嵌套了，点击触发该异步事件，执行异步方法DoSomethinSync，所以会新起一个工作线程，不影响主线程的运行，但是此时主线程就是该异步事件，则先执行完该方法后输出26再执行输出文本label1.Text = "Async Done";

所以通过上面得出await关键字的作用：在线程池中新起一个将被执行的工作线程Task，当要执行IO操作时则会将工作线程归还给线程池，因此await所在的方法不会被阻塞。当此任务完成后将会执行该关键字之后代码！

关于异步方法async

一个async方法是有多个同步执行的程序块组成，每个同步执行的的程序块由await隔离！所以鉴于此，每个同步程序块都会试图在原始的上下文中恢复运行，也就是说如果UI线程中调用上述DoSomethinSync方法，则会在UI线程中运行，如果在线程池中调用，则会在线程池的线程中运行！这当然不是我们想要的结果，我们需要的是在调用的线程中运行，同时也要避免这种错误的行为。

对于上述异步方法在异步等待中只需这样修改即可 Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(1)).ConfigureAwait(false); 对于ConfigureAwait为true时就是将你调用的方法返回到原始的上下文中运行！如此设置后这将在调用的线程中运行。

关于任务Task

（1）需要CPU实际执行命令，创建此类计算的任务时，使用Task.Run,若需按照特定的计划进行则用TaskFactory.StartNew

（2）需要基于通知（notification）事件的任务和大部分需要IO操作时，使用TaskCompletionSource<T>

总结

（1）在异步编程需要注意的地方

　　　　【1】如果使用了async异步方法最好就一直使用它，再调用返回结束返回的Task对象避免使用Task.Wait或者Task<T>.Result方法，因为极容易造成死锁。

　　　　【2】不要用void 作为async 方法的返回类型！ async 方法可以返回void，但是这仅限于编写事件处理程序。一个普通的async方法如果有返回值返回Task<T>，如果没有返回值，要返回Task，而不是void！

　　　　【3】在核心库代码中一直使用ConfigureAwait。在外围的用户界面代码中，只在需要时才恢复上下文。

（2）参考资料

　　　　【1】C#并发编程经典实例

　　　　【2】园子一位园友在C#并发编程经典实例上的标注，实在找不到园友链接了，在此表示感谢

标签: C#, 并发编程