C#異步編程詳解

更新時(shí)間：2017年02月06日 11:23:37 作者：東秦男人

本文主要介紹異步編程中Task、Async和Await的基礎(chǔ)知識(shí)。具有很好的參考價(jià)值，下面跟著小編一起來看下吧

前言

本節(jié)主要介紹異步編程中Task、Async和Await的基礎(chǔ)知識(shí)。

什么是異步？

異步處理不用阻塞當(dāng)前線程來等待處理完成，而是允許后續(xù)操作，直至其它線程將處理完成，并回調(diào)通知此線程。

異步和多線程

相同點(diǎn)：避免調(diào)用線程阻塞，從而提高軟件的可響應(yīng)性。

不同點(diǎn)：

異步操作無須額外的線程負(fù)擔(dān)，并且使用回調(diào)的方式進(jìn)行處理，在設(shè)計(jì)良好的情況下，處理函數(shù)可以不必使用共享變量（即使無法完全不用，最起碼可以減少共享變量的數(shù)量），減少了死鎖的可能。C#5.0 .NET4.5 以后關(guān)鍵字Async和Await的使用，使得異步編程變得異常簡(jiǎn)單。

多線程中的處理程序依然是順序執(zhí)行，但是多線程的缺點(diǎn)也同樣明顯，線程的使用（濫用）會(huì)給系統(tǒng)帶來上下文切換的額外負(fù)擔(dān)。并且線程間的共享變量可能造成死鎖的出現(xiàn)。

異步應(yīng)用場(chǎng)景及原理

異步主要應(yīng)用于IO操作，數(shù)據(jù)庫(kù)訪問，磁盤操作，Socket訪問、HTTP/TCP網(wǎng)絡(luò)通信

原因：對(duì)于IO操作并不需要CPU進(jìn)行過多的計(jì)算，這些數(shù)據(jù)主要通過磁盤進(jìn)行處理，如果進(jìn)行同步通信無法結(jié)束，需要?jiǎng)?chuàng)建更多的線程資源，線程的數(shù)據(jù)上下文頻繁的切換也是對(duì)資源的浪費(fèi)，針對(duì)IO操作不需要單獨(dú)的分配一個(gè)線程來處理。

舉例說明：

操作：服務(wù)器接收HTTP請(qǐng)求對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作然后返回

同步處理請(qǐng)求的線程會(huì)被阻塞，異步處理請(qǐng)求的線程不會(huì)阻塞。

任務(wù)

在使用任務(wù)之前，針對(duì)線程的調(diào)用大多都用線程池提供的靜態(tài)方法QueueUserWorkItem,但是這個(gè)函數(shù)有很多的限制，其中最大的問題就是沒有內(nèi)部機(jī)制可以讓開發(fā)者知道操作在什么時(shí)候完成，也沒有機(jī)制在操作完成時(shí)獲取返回值，微軟為了解決這個(gè)問題引入了任務(wù)的概念。

首先構(gòu)造一個(gè)Task<TResult>對(duì)象，并為TResult傳遞返回值，開始任務(wù)之后等待它并回去結(jié)果，示例代碼：

 static void Main(string[] args)
    {
      Console.WriteLine("開始進(jìn)行計(jì)算");
      // ThreadPool.QueueUserWorkItem(Sum, 10);
      Task<int> task = new Task<int>(Sum, 100);
      task.Start();
      //顯示等待獲取結(jié)果
      task.Wait();
      //調(diào)用Result時(shí)，等待返回結(jié)果
      Console.WriteLine("程序結(jié)果為 Sum = {0}",task.Result);
      Console.WriteLine("程序結(jié)束");
      Console.ReadLine();
    }
    public static int Sum(object i)
    {
      var sum = 0;
      for (var j = 0; j <= (int) i; j++)
      {
        Console.Write("{0} + ",sum);
        sum += j;
      }
      Console.WriteLine( " = {0}",sum);
      return sum;
    }

除了wait等待單個(gè)任務(wù)外，task還提供了等待多個(gè)任務(wù)，WaitAny和WaitAll，它阻止調(diào)用線程，直到數(shù)組中所有的Task對(duì)象完成。

取消任務(wù)

任務(wù)的取消同樣使用的是.NET Framework的標(biāo)準(zhǔn)取消操作模式，首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)CancellationTokenSource對(duì)象，然后在函數(shù)中加入?yún)?shù)CancellationToken，將CancellationTokenSource的Token傳遞給方法，然后調(diào)用IsCancellationRequested獲取是否已經(jīng)取消該值進(jìn)行判斷。

static void Main(string[] args)
    {
      Console.WriteLine("開始進(jìn)行計(jì)算");
      // ThreadPool.QueueUserWorkItem(Sum, 10);
      var ctx = new CancellationTokenSource();
      var task = new Task<int>(() => Sum(ctx.Token, 100000));
      task.Start();
      //顯示等待獲取結(jié)果
      //task.Wait(ctx.Token);
      Thread.Sleep(1000);
      ctx.Cancel();
      //調(diào)用Result時(shí)，等待返回結(jié)果
      Console.WriteLine("程序結(jié)果為 Sum = {0}", task.Result);
      Console.WriteLine("程序結(jié)束");
      Console.ReadLine();
    }
    public static int Sum(CancellationToken cts, object i)
    {
      var sum = 0;    
      for (var j = 0; j <= (int)i; j++)
      {
        if (cts.IsCancellationRequested) return sum;
        Thread.Sleep(50);
        Console.Write("{0} + ", sum);
        sum += j;
      }
      Console.WriteLine(" = {0}", sum);
      return sum;
    }

任務(wù)完成后自動(dòng)啟動(dòng)新任務(wù)

實(shí)際的開發(fā)應(yīng)用中，經(jīng)常出現(xiàn)一次任務(wù)完成后立刻啟動(dòng)另外一個(gè)任務(wù)，并且不能夠使線程阻塞，在任務(wù)尚未完成時(shí)調(diào)用result會(huì)使程序阻塞，無法查看任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)度，TASK提供了一個(gè)方法ContinueWith，它不會(huì)阻塞任何線程，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)任務(wù)完成時(shí)，會(huì)立即啟動(dòng)第二個(gè)任務(wù)。

static void Main(string[] args)
    {
      Console.WriteLine("開始進(jìn)行計(jì)算");
      // ThreadPool.QueueUserWorkItem(Sum, 10);
      var ctx = new CancellationTokenSource();
      var task = new Task<int>(() => Sum(ctx.Token, 100000));
      task.Start();
      var cwt = task.ContinueWith(p =>
      {
        Console.WriteLine("task result ={0} ",task.Result);
      });
      //顯示等待獲取結(jié)果
      //task.Wait(ctx.Token);
      Thread.Sleep(1000);
      ctx.Cancel();
      //調(diào)用Result時(shí)，等待返回結(jié)果
      Console.WriteLine("程序結(jié)果為 Sum = {0}", task.Result);
      Console.WriteLine("程序結(jié)束");
      Console.ReadLine();
    }
    public static int Sum(CancellationToken cts, object i)
    {
      var sum = 0;    
      for (var j = 0; j <= (int)i; j++)
      {
        if (cts.IsCancellationRequested) return sum;
        Thread.Sleep(50);
        Console.Write("{0} + ", sum);
        sum += j;
      }
      Console.WriteLine(" = {0}", sum);
      return sum;
    }

Async&Await 簡(jiǎn)單使用

使用Async&Await的主要目的是方便進(jìn)行異步操作，因?yàn)?net 4.0 以前進(jìn)行異步操作時(shí)比較復(fù)雜的，主要是通過調(diào)用微軟提供的異步回調(diào)方法進(jìn)行編程，如果遇到需要自己實(shí)現(xiàn)的方法顯得非常頭疼，.net的各個(gè)版本都有自己主推的技術(shù),像.NET1.1中的委托，.NET2.0中的泛型，.NET3.0中的Linq，.NET4.0中的Dynimac,.net4.5主推的就是異步編程，大家只需要了解TASK+異步函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)異步編程。

async：告訴CLR這是一個(gè)異步函數(shù)。

await：將Task<TResult>返回值的函數(shù)進(jìn)行異步處理。

示例目的：獲取網(wǎng)址JS代碼，并在界面顯示。

private static async Task<string> DownloadStringWithRetries(string uri)
    {
      using (var client = new HttpClient())
      {
        // 第1 次重試前等1 秒，第2 次等2 秒，第3 次等4 秒。
        var nextDelay = TimeSpan.FromSeconds(1);
        for (int i = 0; i != 3; ++i)
        {
          try
          {
            return await client.GetStringAsync(uri);
          }
          catch
          {
          }
          await Task.Delay(nextDelay);
          nextDelay = nextDelay + nextDelay;
        }
        // 最后重試一次，以便讓調(diào)用者知道出錯(cuò)信息。
        return await client.GetStringAsync(uri);
      }
    }

static void Main(string[] args)
    {
      Console.WriteLine("獲取百度數(shù)據(jù)");
      ExecuteAsync();
      Console.WriteLine("線程結(jié)束");
      Console.ReadLine();
    }
    public static async void ExecuteAsync()
    {
      string text = await DownloadStringWithRetries("http://wwww.baidu.com");
      Console.WriteLine(text);
    }

運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn)，首先獲取百度數(shù)據(jù)，線程結(jié)束，最后顯示HTML代碼，這是因?yàn)楫惒介_啟了新的線程，并不會(huì)造成線程阻塞。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來一定的幫助，同時(shí)也希望多多支持腳本之家！

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