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澳门新浦京娱乐场网站:依附职责的异步方式,

走进异步编程的世界 - 开始接触 async/await

 

[C#] 开始接触 async/await 异步编程,

原文链接:

本文内容

  • 概述
  • 编写异步方法
  • 异步程序中的控制流
  • API 异步方法
  • 线程
  • 异步和等待
  • 返回类型和参数
  • 参考资料

  这是学习异步编程的入门篇。

  涉及 C# 5.0 引入的 async/await,但在控制台输出示例时经常会采用 C# 6.0 的 $"" 来拼接字符串,相当于string.Format() 方法。

 

开始接触 async/await 异步编程

走进异步编程的世界 - 开始接触 async/await

 

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目录

  • What's 异步?
  • async/await 结构
  • What’s 异步方法?

 

  这是学习异步编程的入门篇。

 

  这是学习异步编程的入门篇。

  涉及 C# 5.0 引入的 async/await,但在控制台输出示例时经常会采用 C# 6.0 的 $"" 来拼接字符串,相当于string.Format() 方法。

 

下载 Demo TPL 与 APM 和 EAP 结合(APM 和 EAP 这两个标准异步方式已经不能适应多核时代,但之前用这两种方式写的代码怎么办?——把它们改造一下,跟 TPL 结合)

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:

 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 CountCharacters 方法(下载某网站内容,并统计字符的个数)
15             var result1 = CountCharacters(1, url1);
16             var result2 = CountCharacters(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($"{url1} 的字符个数:{result1}");
26             Console.WriteLine($"{url2} 的字符个数:{result2}");
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 int CountCharacters(int id, string address)
38         {
39             var wc = new WebClient();
40             Console.WriteLine($"开始调用 id = {id}:{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
41 
42             var result = wc.DownloadString(address);
43             Console.WriteLine($"调用完成 id = {id}:{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
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     }

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     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。

 

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  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。

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 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($"开始调用 id = {id}:{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
41 
42             var result = await wc.DownloadStringTaskAsync(address);
43             Console.WriteLine($"调用完成 id = {id}:{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
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     }

这是修改后的代码

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 图1-3 修改后的执行结果图

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图1-4 根据加入异步后的执行结果画的时间轴。

 

  我们观察时间轴发现,新版代码比旧版快了不少(由于网络波动的原因,很可能会出现耗时比之前长的情况)。这是由于 ExtraOperation 方法的数次调用是在 CountCharactersAsync 方法调用时等待响应的过程中进行的。所有的工作都是在主线程中完成的,没有创建新的线程。

 

  【改动分析】只改了几个细节的地方,直接展开代码的话可能看不出来,改动如下:

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 图1-5

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  图1-6

 

  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。

 

目录

  • What's 异步?

  • async/await 结构

  • What’s 异步方法?

 

目录

  • What's 异步?

  • async/await 结构

  • What’s 异步方法?

 

概述


异步对可能起阻止作用的活动(例如,应用程序访问 Web 时)至关重要。 对 Web 资源的访问有时很慢或会延迟。 如果此类活动在同步过程中受阻,则整个应用程序必须等待。在异步过程中,应用程序可继续执行不依赖 Web 资源的其他工作,直至潜在阻止任务完成。

下表是利用异步编程能提高响应能力的典型场景。从 .NET Framework 4.5 和 Windows 运行时中列出的 API 包含支持异步编程的方法。

应用程序区域

包含异步方法的受支持的 API

Web 访问

HttpClient ,SyndicationClient

使用文件

StorageFile、StreamWriter、StreamReader、XmlReader

使用图像

MediaCapture、BitmapEncoder、BitmapDecoder

WCF 编程

同步和异步操作

由于所有与用户界面相关的活动通常共享一个线程,因此,异步对访问 UI 线程的应用程序来说尤为重要。如果任何进程在同步应用程序中受阻,则所有进程都将受阻。 你的应用程序停止响应,因此,你可能在其等待过程中认为它已经失败。

使用异步方法时,应用程序将继续响应 UI。 例如,你可以调整窗口的大小或最小化窗口;如果你不希望等待应用程序结束,则可以将其关闭。

可以使用三种方式来实现 TAP:即手动使用 C# 编译器,或将编译器和手动方法结合使用。使用 TAP 模式来实现计算密集型和 I/O 密集型异步操作。

  • 使用编译器。在 Visual Studio 2012 和 .NET Framework 4.5 中,任何具有 async 关键字的方法都被看作是一种异步方法,并且 C# 会执行必要的转换,以通过 TAP 来异步实现该方法。 异步方法应返回 System.Threading.Tasks.Task 或 System.Threading.Tasks.Task<TResult> 对象。
  • 手动生成 TAP 方法。也可以手动实现 TAP 模式,以更好地控制实现。编译器依赖从 System.Threading.Tasks 命名空间公开的公共外围应用和 System.Runtime.CompilerServices 命名空间中支持的类型。 如要自己实现 TAP,你需要创建一个 TaskCompletionSource<TResult> 对象、执行异步操作,并在操作完成时,调用 SetResult、SetException、SetCanceled 方法,或调用这些方法之一的Try版本。 手动实现 TAP 方法时,需在所表示的异步操作完成时完成生成的任务。 例如:
  • 混合方法。你可能发现手动实现 TAP 模式、但将实现核心逻辑委托给编译器的这种方法很有用。 例如,当你想要验证编译器生成的异步方法之外的实参时,可能需要使用这种混合方法,以便异常可以转义到该方法的直接调用方而不是通过 System.Threading.Tasks.Task 对象被公开:

本文主要说明“使用编译器”方法。

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)。

 

  现在我们来分析一下示例。

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  图2-1

 

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!      现在我们开始学习异步编程。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:

 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 CountCharacters 方法(下载某网站内容,并统计字符的个数)
15             var result1 = CountCharacters(1, url1);
16             var result2 = CountCharacters(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($"{url1} 的字符个数:{result1}");
26             Console.WriteLine($"{url2} 的字符个数:{result2}");
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 int CountCharacters(int id, string address)
38         {
39             var wc = new WebClient();
40             Console.WriteLine($"开始调用 id = {id}:{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
41 
42             var result = wc.DownloadString(address);
43             Console.WriteLine($"调用完成 id = {id}:{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
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     }

【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。 澳门新浦京娱乐场网站 10 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 = ""; 12 const string url2 = ""; 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($"开始调用 id = {id}:{Watch.ElapsedMilliseconds} ms"); 41 42 var result = await wc.DownloadStringTaskAsync(address); 43 Console.WriteLine($"调用完成 id = {id}:{Watch.ElapsedMilliseconds} ms"); 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 } 这是修改后的代码

 图1-3 修改后的执行结果图

图1-4 根据加入异步后的执行结果画的时间轴。

 

  我们观察时间轴发现,新版代码比旧版快了不少(由于网络波动的原因,很可能会出现耗时比之前长的情况)。这是由于 ExtraOperation 方法的数次调用是在 CountCharactersAsync 方法调用时等待响应的过程中进行的。所有的工作都是在主线程中完成的,没有创建新的线程。     【改动分析】只改了几个细节的地方,直接展开代码的话可能看不出来,改动如下:      图1-6

 

  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。

 

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。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:

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 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 CountCharacters 方法(下载某网站内容,并统计字符的个数)
15             var result1 = CountCharacters(1, url1);
16             var result2 = CountCharacters(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($"{url1} 的字符个数:{result1}");
26             Console.WriteLine($"{url2} 的字符个数:{result2}");
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 int CountCharacters(int id, string address)
38         {
39             var wc = new WebClient();
40             Console.WriteLine($"开始调用 id = {id}:{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
41 
42             var result = wc.DownloadString(address);
43             Console.WriteLine($"调用完成 id = {id}:{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
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     }

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     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。

 

澳门新浦京娱乐场网站 14

  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。

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澳门新浦京娱乐场网站 16;)

 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($"开始调用 id = {id}:{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
41 
42             var result = await wc.DownloadStringTaskAsync(address);
43             Console.WriteLine($"调用完成 id = {id}:{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
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     }

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 图1-3 修改后的执行结果图

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图1-4 根据加入异步后的执行结果画的时间轴。

 

  我们观察时间轴发现,新版代码比旧版快了不少(由于网络波动的原因,很可能会出现耗时比之前长的情况)。这是由于 ExtraOperation 方法的数次调用是在 CountCharactersAsync 方法调用时等待响应的过程中进行的。所有的工作都是在主线程中完成的,没有创建新的线程。

 

  【改动分析】只改了几个细节的地方,直接展开代码的话可能看不出来,改动如下:

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 图1-5

澳门新浦京娱乐场网站 21

  图1-6

 

  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。

 

编写异步方法


C# 中 asyncawait 关键字是异步编程的核心。通过这两个关键字就可以轻松创建异步方法,几乎与创建同步方法一样。如下所示的 WPF 程序,布局文件上有个按钮和文本框:

private async void StartButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e)

{

    // Call and await separately.

    //Task<int> getLengthTask = AccessTheWebAsync();

    //// You can do independent work here.

    //int contentLength = await getLengthTask;

 

    int contentLength = await AccessTheWebAsync();

 

    resultsTextBox.Text  =

        String.Format("rnLength of the downloaded string: {0}.rn", contentLength);

}

 

 

// Three things to note in the signature:

//  - The method has an async modifier. 

//  - The return type is Task or Task<T>. (See "Return Types" section.)

//    Here, it is Task<int> because the return statement returns an integer.

//  - The method name ends in "Async."

async Task<int> AccessTheWebAsync()

{ 

    // You need to add a reference to System.Net.Http to declare client.

    HttpClient client = new HttpClient();

 

    // GetStringAsync returns a Task<string>. That means that when you await the

    // task you'll get a string (urlContents).

    Task<string> getStringTask = client.GetStringAsync("http://msdn.microsoft.com");

 

    // You can do work here that doesn't rely on the string from GetStringAsync.

    DoIndependentWork();

 

    // The await operator suspends AccessTheWebAsync.

    //  - AccessTheWebAsync can't continue until getStringTask is complete.

    //  - Meanwhile, control returns to the caller of AccessTheWebAsync.

    //  - Control resumes here when getStringTask is complete. 

    //  - The await operator then retrieves the string result from getStringTask.

    string urlContents = await getStringTask;

 

    // The return statement specifies an integer result.

    // Any methods that are awaiting AccessTheWebAsync retrieve the length value.

    return urlContents.Length;

}

 

 

void DoIndependentWork()

{

    resultsTextBox.Text  = "Working . . . . . . .rn";

}

执行结果:

Working . . . . . . .

 

Length of the downloaded string: 41609.

说明:

1,当程序访问网络时,无论你如何拖拽、最大化最小化、如何点击,UI 都不会失去响应;

2,“async Task<int> AccessTheWebAsync()”方法签名,有三点需要注意:1)有 async 修饰符;2)返回类型是 TaskTask<int>。该方法是 Task<int>,因为它返回的是链接内容的大小;3)方法名以 Async 结尾;

3,“string urlContents = await getStringTask;”语句,有四点需要注意:1)AccessTheWebAsync 方法直到 getStringTask 完成才能继续;2)同时,控制流返回到 AccessTheWebAsync 的调用者;3)getStringTask 完成后,控制流才会恢复;4)之后,await 操作符从 getStringTask 检索结果。

下面总结让一个示例成为异步方法的特征:

  • 方法签名包含一个 async 修饰符。
  • 按照约定,异步方法的名称以“Async”后缀结尾。
  • 返回类型为下列类型之一:
    • 如果你的方法有 TResult 类型的返回语句,则为 Task<TResult>。
    • 如果你的方法没有返回语句,则为 Task。
    • 如果你编写的是异步事件处理程序,则为 Void(Visual Basic 中为 Sub)。
  • 澳门新浦京娱乐场网站:依附职责的异步方式,开头接触。方法通常包含至少一个 await 表达式,该表达式标记一个点,在该点上,直到等待的异步操作完成方法才能继续。同时,将方法挂起,并且控件返回到方法的调用方。

在异步方法中,可使用提供的关键字和类型来指示需要完成的操作,且编译器会完成其余操作,其中包括持续跟踪控件以挂起方法返回等待点时发生的情况。 一些常规流程(例如,循环和异常处理)在传统异步代码中处理起来可能很困难。 在异步方法中,元素的编写频率与同步解决方案相同且此问题得到解决。

 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。

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图3-1 异步方法的简单结构图

 

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)。     现在我们来分析一下示例。   图2-1

 

二、async/await 结构

     先解析一下专业名词:

    完成之后才进行下一步操作。这也是 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)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)。

 

  现在我们来分析一下示例。

澳门新浦京娱乐场网站 23

  图2-1

 

异步程序中的控制流


异步编程中最需弄清的是控制流是如何从方法移动到方法。

private async void StartButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e)

       {

           // Call and await separately.

           //Task<int> getLengthTask = AccessTheWebAsync();

           //// You can do independent work here.

           //int contentLength = await getLengthTask;

           resultsTextBox.Text  = "1:  Entering startButton_Click.rn"  

               "           Calling AccessTheWebAsync.rn";

 

           int contentLength = await AccessTheWebAsync();

 

           resultsTextBox.Text  =

               String.Format("rn6:   Length of the downloaded string: {0}.rn", contentLength);

       }

 

       async Task<int> AccessTheWebAsync()

       {

           resultsTextBox.Text  = "rn2:  Entering AccessTheWebAsync.";

 

           HttpClient client = new HttpClient();

 

           resultsTextBox.Text  = "rn        Calling HttpClient.GetStringAsync.rn";

 

           Task<string> getStringTask = client.GetStringAsync("http://msdn.microsoft.com");

 

           DoIndependentWork();

 

           resultsTextBox.Text  = "rn4:  Back in startButton_Click.rn"  

               "       Task getStringTask is started.rn";

           string urlContents = await getStringTask;

 

           resultsTextBox.Text  = "rn5:  Back in AccessTheWebAsync."  

               "rn       Task getStringTask is complete."  

               "rn       Processing the return statement."  

               "rn       Exiting from AccessTheWebAsync.rn";

 

           return urlContents.Length;

       }

 

 

       void DoIndependentWork()

       {

           resultsTextBox.Text  = "rn3:  Entering DoIndependentWork.rn";

 

           resultsTextBox.Text  = "rn        Working . . . . . . .rn";

       }

运行结果:

1:  Entering startButton_Click.

           Calling AccessTheWebAsync.

 

2:  Entering AccessTheWebAsync.

        Calling HttpClient.GetStringAsync.

 

3:  Entering DoIndependentWork.

 

        Working . . . . . . .

 

4:  Back in startButton_Click.

       Task getStringTask is started.

 

5:  Back in AccessTheWebAsync.

       Task getStringTask is complete.

       Processing the return statement.

       Exiting from AccessTheWebAsync.

 

6:   Length of the downloaded string: 41609.

再稍微复杂点:

private async void startButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e)

       {

           // The display lines in the example lead you through the control shifts.

           resultsTextBox.Text  = "ONE:   Entering startButton_Click.rn"  

               "           Calling AccessTheWebAsync.rn";

 

           Task<int> getLengthTask = AccessTheWebAsync();

 

           resultsTextBox.Text  = "rnFOUR:  Back in startButton_Click.rn"  

               "           Task getLengthTask is started.rn"  

               "           About to await getLengthTask -- no caller to return to.rn";

 

           int contentLength = await getLengthTask;

 

           resultsTextBox.Text  = "rnSIX:   Back in startButton_Click.rn"  

               "           Task getLengthTask is finished.rn"  

               "           Result from AccessTheWebAsync is stored in contentLength.rn"  

               "           About to display contentLength and exit.rn";

 

           resultsTextBox.Text  =

               String.Format("rnLength of the downloaded string: {0}.rn", contentLength);

       }

 

       async Task<int> AccessTheWebAsync()

       {

           resultsTextBox.Text  = "rnTWO:   Entering AccessTheWebAsync.";

 

           // Declare an HttpClient object and increase the buffer size. The default

           // buffer size is 65,536.

           HttpClient client =

               new HttpClient() { MaxResponseContentBufferSize = 1000000 };

 

           resultsTextBox.Text  = "rn           Calling HttpClient.GetStringAsync.rn";

 

           // GetStringAsync returns a Task<string>. 

           Task<string> getStringTask = client.GetStringAsync("http://msdn.microsoft.com");

 

           resultsTextBox.Text  = "rnTHREE: Back in AccessTheWebAsync.rn"  

               "           Task getStringTask is started.";

 

           // AccessTheWebAsync can continue to work until getStringTask is awaited.

 

           resultsTextBox.Text  =

               "rn           About to await getStringTask and return a Task<int> to startButton_Click.rn";

 

           // Retrieve the website contents when task is complete.

           string urlContents = await getStringTask;

 

           resultsTextBox.Text  = "rnFIVE:  Back in AccessTheWebAsync."  

               "rn           Task getStringTask is complete."  

               "rn           Processing the return statement."  

               "rn           Exiting from AccessTheWebAsync.rn";

 

           return urlContents.Length;

       }

运行结果:

ONE:   Entering startButton_Click.

           Calling AccessTheWebAsync.

 

TWO:   Entering AccessTheWebAsync.

           Calling HttpClient.GetStringAsync.

 

THREE: Back in AccessTheWebAsync.

           Task getStringTask is started.

           About to await getStringTask and return a Task<;int> to startButton_Click.

 

FOUR:  Back in startButton_Click.

           Task getLengthTask is started.

           About to await getLengthTask -- no caller to return to.

 

FIVE:  Back in AccessTheWebAsync.

           Task getStringTask is complete.

           Processing the return statement.

           Exiting from AccessTheWebAsync.

 

SIX:   Back in startButton_Click.

           Task getLengthTask is finished.

           Result from AccessTheWebAsync is stored in contentLength.

           About to display contentLength and exit.

 

Length of the downloaded string: 41635.

小结

  1.解析了进程和线程的概念

  2.异步的简单用法

  3.async/await 结构体

  4.异步方法语法结构

 

 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。  图3-1 异步方法的简单结构图

 

 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)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)命名约定:方法后缀名应以 Async 结尾。

     (6)

图3-1 异步方法的简单结构图

 

API 异步方法


如何找到像 GetStringAsync 这样支持异步编程的方法。 .NET Framework 4.5 包含使用 async 和 await 的许多成员,它们都已“Async”为后缀和 Task 或 Task<TResult> 的返回类型。 例如,System.IO.Stream 类包含的方法 CopyToAsync、ReadAsync、WriteAsync 等方法以及同步方法 CopyTo、Read 和 Write。

传送门

  下篇:《[走进异步编程的世界 -

小结

  1.解析了进程和线程的概念

  2.异步的简单用法

  3.async/await 结构体

  4.异步方法语法结构

 


本文首联: --这是初步版本,待整理完成并校对后再重新发布到首页,望见谅!--

] 开始接触 async/await 异步编程, 开始接触 async/await 异步编程 序 这是学习异步编程的入门篇。 目录 What's 异步? async/await 结构 Whats 异步...

小结

  1.解析了进程和线程的概念

  2.异步的简单用法

  3.async/await 结构体

  4.异步方法语法结构

 

线程


异步方法旨在成为非阻止操作。异步方法中的 await 表达式在等待的任务正在运行时,不会阻止当前线程。相反,表达式在继续时,注册方法的其余部分并将控件返回到异步方法的调用方。

async 和 await 关键字不会导致创建其他线程。因为异步方法不会在其自身线程上运行,因此它不需要多线程。 只有当方法处于活动状态时,该方法将在当前同步上下文中运行并使用线程上的时间。 可以使用 Task.Run 将占用大量 CPU 的工作移到后台线程,但是后台线程不会帮助正在等待结果的进程变为可用状态。

对于异步编程而言,该基于异步的方法优于几乎每个用例中的现有方法。 具体而言,此方法比 BackgroundWorker 更适用于 IO 绑定的操作,因为此代码更简单且无需防止争用条件。 结合 Task.Run 使用时,异步编程比 BackgroundWorker 更适用于 CPU 绑定的操作,因为异步编程将运行代码的协调细节与 Task.Run 传输至线程池的工作区分开来。

剖析异步方法(上)](

剖析异步方法(下)](

  后篇:《走进异步编程的世界 - 在 GUI 中执行异步操作》

 


本文首联:

【参考】《Illustrated C# 2012》

传送门

  下篇:《异步编程 - 剖析异步方法》(预览版本正在整理中,待校对完再发布到首页)

 

   其它作品:《走进 LINQ 的世界》

 


本文首联:

 

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分类: 01 【.NET 框架】, 0101 【C#】

标签: 异步

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异步和等待


如果通过 async 修饰符指定某种方法为异步方法,则可以启用以下两个功能。

  • 标记的异步方法可以使用 await 来指定悬挂点。await 运算符通知编译器异步方法只有直到等待的异步过程完成才能继续通过该点。 同时,控件返回至异步方法的调用方。 await 表达式中异步方法的挂起不能使该方法退出,并且 finally 块不会运行。
  • 标记的异步方法本身可以通过调用它的方法等待

异步方法通常包含 await 运算符的一个或多个匹配项,但缺少 await 表达式不会导致编译器错误。 如果异步方法未使用 await 运算符标记悬挂点,则该方法将作为同步方法执行,不管异步修饰符如何。编译器将为此类方法发布一个警告。

Async 、async、Await 和 await 都是上下文关键字。 有关更多信息和示例,请参见以下主题:

  • async
  • await

返回类型和参数


.NET Framework 异步编程中异步方法通常返回 Task 或 Task<TResult>。 在异步方法中,await 运算符应用于通过调用另一个异步方法返回的任务。

如果方法包含 Return (Visual Basic) 或指定类型 TResult 的操作数的 return (C#) 语句,则将 Task<TResult> 指定为返回类型。

如果方法不含任何 return 语句或包含不返回操作数的 return 语句,则将 Task 用作返回类型。

下面的示例演示如何声明并调用可返回 Task<TResult> 或 Task 的方法。

// Signature specifies Task<;TResult>

async Task<;int> TaskOfTResult_MethodAsync()

{

    int hours;

    // . . .

    // Return statement specifies an integer result.

    return hours;

}

 

// Calls to TaskOfTResult_MethodAsync

Task<;int> returnedTaskTResult = TaskOfTResult_MethodAsync();

int intResult = await returnedTaskTResult;

// or, in a single statement

int intResult = await TaskOfTResult_MethodAsync();

// Signature specifies Task

async Task Task_MethodAsync()

{

    // . . .

    // The method has no return statement.  

}

 

// Calls to Task_MethodAsync

Task returnedTask = Task_MethodAsync();

await returnedTask;

// or, in a single statement

await Task_MethodAsync();

每个返回的任务表示正在进行的工作。 任务可封装有关异步进程状态的信息,如果未成功,则最后会封装来自进程的最终结果或进程引发的异常。

异步方法还可以是 Sub 方法 (Visual Basic) 或具有 void 返回类型 (C#)。 该返回类型主要用于定义需要 void 返回类型的事件处理程序。 异步事件处理程序通常用作异步程序的起始点。

无法等待为 Sub 程序或具有 void 返回类型的异步方法,并且无效的返回方法的调用方无法捕获该方法引发的任何异常。

异步方法无法声明 Visual Basic 中的 ByRef 参数或 C# 中的 ref 或 out 参数,但此方法可以调用具有此类参数的方法。

有关更多信息和示例,请参见异步返回类型(C# 和 Visual Basic)。 有关如何在异步方法中捕捉异常的更多信息,请参见 try-catch(C# 参考)或 Try...Catch...Finally 语句 (Visual Basic)。

Windows 运行时编程中的异步 API 具有下列返回类型之一,它类似于任务:

  • IAsyncOperation,它对应于 Task<TResult>
  • IAsyncAction,它对应于 Task
  • IAsyncActionWithProgress
  • IAsyncOperationWithProgress

参考资料


  • Microsoft Developer Network 基于任务的异步模式 (TAP)
  • 使用 Async 和 Await 的异步编程
  • 异步程序中的控制流

 

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