C#基础教程（八）异步编程

水深无声 2022-11-15 11:55 175阅读 0赞

说到异步编程，前一章的Task内容也是异步编程，这篇主要讲讲.net5.0中的新异步形式——异步方法及委托形式的异步调用。

**（一）异步方法**

async，await是异步方法的主要语法标志，两者的关系：首先一个被标记为async的方法，**可以没有await调用，只不过会有编译警告。**这是很显然的，不是把一个方法标记成async这个方法就成了异步调用的方法了。async这个关键词其实反而是可以省略的，这个关键词存在的意义是为了向下兼容，为await提供上下文，主要是await表达式开启了异步，我们通过下面一个异步方法控制流例子，可以来细致理解一下。

static void Main(string[] args)
    {
        string tid = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString();
        Console.WriteLine("Main1 tid {0}", tid);
        Task<int> t = CalAsync();
        Console.WriteLine("Main after CalAsync");
        Console.Read();
    }
    public static async Task<int> CalAsync()
    {
        string tid = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString();
        Console.WriteLine("CalAsync1 tid {0}", tid); //————wait表达式之前部分
        int result = await Task.Run(new Func<int>(Cal)); //————await表达式
        tid = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString(); //————后续部分
        Console.WriteLine("CalAsync2 tid {0}, result={1}", tid, result);
        return result;
    }
    public static int Cal()
    {
        string tid = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString();
        Console.WriteLine("Cal tid {0}", tid);
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 999; i++)
        {
            sum = sum + i;
        }
        Console.WriteLine("sum={0}", sum);
        return sum;
    }
    结果：
    Main1 tid 1
    CalAsync1 tid 1
    Main after CalAsync
    Cal tid 3
    sum=498501
    CalAsync2 tid 3, result=498501

我们把一个异步方法分成了3个部分，await前、中和后续三个部分，await前部分和调用线程同一个1，await表达式开启任务等待调度器安排另一线程3，后续部分与await部分同一线程3，顺序执行。这个控制流至关重要的，是开启异步方法的大门，所以我安排在开头部分。

**1.返回类型**

异步方法有void、Task和Task<T>，void仅仅起到"调用并忘记"，不需要与调用者交互可使用void，即使有return也不会返回任何东西；Task，如果不需要从异步方法返回某个值，但调用者想检查被调异步方法状态，可以返回一个Task，即使有return，也不会返回任何东西。Task<T>，如果想从异步方法中返回一个T型值，可以用这个返回类型，值在Task.Result属性中。很简单的概念，例子不讲了。

**2.取消异步**

与Task一样，通过CancellationTokenSource"协同"过程来中断，不讲。

**3.同步等待任务、异步方法中异步等待任务**

学过前一章Task，我们了解WaitAll，WhenAll的区别，两者意思都是等待任务所有完成，但又有所有别，一个会阻塞线程一个不会。同步等待，当调用线程中使用Task的wait()、WaitAll()等函数，就可阻塞线程实现等待，或者在调用线程中获取异步方法返回过来的值，也会实现阻塞，跟前一章Task机制差不多。异步方法中异步等待，我简写一下

private async Task<int> CountCharactersAsync()
    {
        Task task1 = new Task(() => { });
        Task task2 = new Task(() => { });
        Task[] tasks=new Task[]{task1,task2};
        await Task.WhenAll(tasks).ContinueWith((s)=>{});//WhenAll开启任务,跟Task.Run()一样道理
        Console.WriteLine("所有任务结束");
        return 0;
    }

**4.Delay方法**

同样属于延迟肯定会与Thread.Sleep()函数作比较，Task.Delay()属于异步延迟，官方解释是创建将在时间延迟后完成的任务。后者属于同步延迟，阻塞线程若干时间。

static void Main(string[] args)
    {
        Task task = CALAsync();
        Console.WriteLine("helloword");
        Console.ReadKey();
    }
    public static async Task CALAsync()
    {
        string tid = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString();
        Console.WriteLine("CalAsync2 tid {0}", tid);
        await Task.Delay(3000)//可ContinueWith()
        tid = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString();
        Console.WriteLine("CalAsync2 tid {0}", tid);//线程改变，3s后才输出
    }
    结果
    CalAsync2 tid 1
    helloword
    CalAsync2 tid 4

**5.Yield方法**

Task.Yield() 简单来说就是创建时就已经完成的 Task ，或者说执行时间为0的 Task ，或者说是空任务，也就是在创建时就将 Task 的 IsCompeted 值设置为0。难道没事去创建个空任务干什么？Task.Yield 产生的空任务仅仅是为 await 做嫁衣，而真正的图谋是借助 await 实现线程的切换，让 await 之后的操作重新排队从线程池中申请线程继续执行。

static class DoStuff
    {
        public static async Task<int> FindSeriesSum(int i1)
        {
            Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());
            int sum = 0;
            for (int i = 0; i < i1; i++)
            {
                sum += i;
                if (i % 1000 == 0)
                {
                            
                    Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());//线程id会改变
                    await Task.Yield();//创建线程什么都没干,在这里线程id不停的变,在使用不同的线程
                }
            }
            return sum;
        }
    }
    static void Main(string[] args)
    {
        Task<int> value = DoStuff.FindSeriesSum(1000000);
        CountBig(100000);
        CountBig(100000);
        CountBig(100000);
        CountBig(100000);
        Console.WriteLine("sum:{0}", value.Result);
    }
    private static void CountBig(int p)
    {
        for (int i = 0; i < p; i++)
        {
        }
    }

**（二）并行循环**

Parallel提供了数据和任务并行性，有10多种重载函数，Parallel也是多线程，具体机制没研究。

static void Main(string[] args)
    {
        List<int> lsts=new List<int>();
        Parallel.For(0, 1000000, (s) => { lsts.Add(s*s);});
        Console.ReadKey();
    }
    //并行其实也是多线程在执行任务,有别于并发，注意几点,1.无序2.集合线程安全3.用锁竞争的时候时间反而更加浪费

**（三）委托异步**

主要函数是BeginInvoke和EndInvoke，EndInvoke用来等待获取返回值结果。

IAsyncResult这个接口是关于一些线程的消息，AsyncResult是这个接口的实现类。委托形式的异步一般有三种状态：一直等待状态、轮询状态和回调模式。上述例子就是一直等待模式，轮询模式是通过IAsyncResult状态信息IsCompleted来不断询问委托线程是否结束，它是可以进行主线程的工作的，就是一个while(asyn.IsCompleted)\{\}的过程。重点说说回调模式，前两种方式我们可以发现，都是在调用线程来处理异步结果，回调模式就是可以在委托异步中处理结果，不需要调用线程去做任何事，可以放心地"不用管"。

static void Main(string[] args)
    {
        Func<int> del = new Func<int>(() => { Thread.Sleep(5000); 
        Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString()); return 5; });
        IAsyncResult asyn = del.BeginInvoke(new AsyncCallback(callBack), null);
        Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());
        Console.ReadKey();
    }
    static void callBack(IAsyncResult t)
    {
        string type = t.GetType().Name;
        AsyncResult asyn = t as AsyncResult;
        Func<int> x = (Func<int>)asyn.AsyncDelegate;
        int c = x.EndInvoke(t);
    }

注意回调函数的形参，是一个接口形式的引用，但又可以转过去。