C#基礎(chǔ)系列——異步編程初探：async和await

前言：前面有篇從應(yīng)用層面上面介紹了下多線程的幾種用法，有博友就說到了async, await等新語(yǔ)法。確實(shí)，沒有異步的多線程是單調(diào)的、乏味的，async和await是出現(xiàn)在C#5.0之后，它的出現(xiàn)給了異步并行變成帶來(lái)了很大的方便。異步編程涉及到的東西還是比較多，本篇還是先介紹下async和await的原理及簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。

C#基礎(chǔ)系列目錄：

之前的那篇 C#基礎(chǔ)系列——多線程的常見用法詳解就講到了多線程new Thread()的方式對(duì)于有返回值類型的委托是沒有解決方案的，如果需要返回值，必須要依靠異步的方式。了解異步之前，我們先來(lái)看看Thread對(duì)象的升級(jí)版本Task對(duì)象：

1、Task對(duì)象的前世今生：Task對(duì)象是.Net Framework 4.0之后出現(xiàn)的異步編程的一個(gè)重要對(duì)象。在一定程度上來(lái)說，Task對(duì)象可以理解Thread對(duì)象的一個(gè)升級(jí)產(chǎn)品。既然是升級(jí)產(chǎn)品，那它肯定有他的優(yōu)勢(shì)，比如我們上面Thread對(duì)象不能解決的問題：對(duì)于有返回值類型的委托。Task對(duì)象就能簡(jiǎn)單的解決。

　　　　 static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("執(zhí)行GetReturnResult方法前的時(shí)間：" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            var strRes = Task.Run<string>(() => { return GetReturnResult(); });//啟動(dòng)Task執(zhí)行方法
            Console.WriteLine("執(zhí)行GetReturnResult方法后的時(shí)間：" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            Console.WriteLine(strRes.Result);//得到方法的返回值
            Console.WriteLine("得到結(jié)果后的時(shí)間：" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));

            Console.ReadLine();
        }

        static string GetReturnResult()
        {
            Thread.Sleep(2000);
            return "我是返回值";
        }

先來(lái)看結(jié)果：

從結(jié)果分析可知在執(zhí)行var strRes = Task.Run<string>(() => { return GetReturnResult(); })這一句后，主線程并沒有阻塞去執(zhí)行GetReturnResult()方法，而是開啟了另一個(gè)線程去執(zhí)行GetReturnResult()方法。直到執(zhí)行strRes.Result這一句的時(shí)候主線程才會(huì)等待GetReturnResult()方法執(zhí)行完畢。為什么說是開啟了另一個(gè)線程，我們通過線程ID可以看得更清楚：

　　　　 static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("執(zhí)行GetReturnResult方法前的時(shí)間：" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            var strRes = Task.Run<string>(() => { return GetReturnResult(); });
            Console.WriteLine("執(zhí)行GetReturnResult方法后的時(shí)間：" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            Console.WriteLine("我是主線程，線程ID：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine(strRes.Result);
            Console.WriteLine("得到結(jié)果后的時(shí)間：" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));

            Console.ReadLine();
        }

        static string GetReturnResult()
        {
            Console.WriteLine("我是GetReturnResult里面的線程，線程ID：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Thread.Sleep(2000);
            return "我是返回值";
        }

結(jié)果：

由此可以得知，Task.Run<string>(()=>{}).Reslut是阻塞主線程的，因?yàn)橹骶€程要得到返回值，必須要等方法執(zhí)行完成。

Task對(duì)象的用法如下：

            //用法一
            Task task1 = new Task(new Action(MyAction));
        　　//用法二
            Task task2 = new Task(delegate
            {
                MyAction();
            });
　　　　　　  //用法三
            Task task3 = new Task(() => MyAction());
            Task task4 = new Task(() =>
            {
                MyAction();
            });

            task1.Start();
            task2.Start();
            task3.Start();
            task4.Start();

由上可知，Task對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)傳入的是一個(gè)委托，既然能傳入Action類型的委托，可想而知Action的16中類型的參數(shù)又可以派上用場(chǎng)了。于是乎Task對(duì)象參數(shù)的傳遞就不用多說了吧。詳見 C#基礎(chǔ)系列——委托和設(shè)計(jì)模式（一）里面Action委托的用法。

2、初識(shí) async & await。

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("我是主線程，線程ID：{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            TestAsync();
            Console.ReadLine();
        }

        static async Task TestAsync()
        {
            Console.WriteLine("調(diào)用GetReturnResult()之前，線程ID：{0}。當(dāng)前時(shí)間：{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            var name = GetReturnResult();
            Console.WriteLine("調(diào)用GetReturnResult()之后，線程ID：{0}。當(dāng)前時(shí)間：{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            Console.WriteLine("得到GetReturnResult()方法的結(jié)果：{0}。當(dāng)前時(shí)間：{1}", await name, DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
        }

        static async Task<string> GetReturnResult()
        {
            Console.WriteLine("執(zhí)行Task.Run之前, 線程ID：{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            return await Task.Run(() =>
            {
                Thread.Sleep(3000);
                Console.WriteLine("GetReturnResult()方法里面線程ID: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                return "我是返回值";
            });
        }

結(jié)果：

我們來(lái)看看程序的執(zhí)行過程：

由上面的結(jié)果可以得到如下結(jié)論：

（1）在async標(biāo)識(shí)的方法體里面，如果沒有await關(guān)鍵字的出現(xiàn)，那么這種方法和調(diào)用普通的方法沒什么區(qū)別。

（2）在async標(biāo)識(shí)的方法體里面，在await關(guān)鍵字出現(xiàn)之前，還是主線程順序調(diào)用的，直到await關(guān)鍵字的出現(xiàn)才會(huì)出現(xiàn)線程阻塞。

（3）await關(guān)鍵字可以理解為等待方法執(zhí)行完畢，除了可以標(biāo)記有async關(guān)鍵字的方法外，還能標(biāo)記Task對(duì)象，表示等待該線程執(zhí)行完畢。所以await關(guān)鍵字并不是針對(duì)于async的方法，而是針對(duì)async方法所返回給我們的Task。

（4）是否async關(guān)鍵字只能標(biāo)識(shí)返回Task對(duì)象的方法呢。我們來(lái)試試：

異步方法的返回類型必須為void、Task或者Task<T>類型。也就是說async要么是void，要么和Task關(guān)聯(lián)。

3、除了await關(guān)鍵字，Task對(duì)象還有另外一種方式等待執(zhí)行結(jié)果。　　

　　　　 static async Task TestAsync()
        {
            Console.WriteLine("調(diào)用GetReturnResult()之前，線程ID：{0}。當(dāng)前時(shí)間：{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            var name = GetReturnResult();
            Console.WriteLine("調(diào)用GetReturnResult()之后，線程ID：{0}。當(dāng)前時(shí)間：{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            Console.WriteLine("得到GetReturnResult()方法的結(jié)果：{0}。當(dāng)前時(shí)間：{1}", name.GetAwaiter().GetResult(), DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
        }

這樣可以得到相同的結(jié)果。

name.GetAwaiter()這個(gè)方法得到的是一個(gè)TaskAwaiter對(duì)象，這個(gè)對(duì)象表示等待完成的異步任務(wù)的對(duì)象，并提供結(jié)果的參數(shù)。所以除了能完成await關(guān)鍵字的等待之外，它還能做一些其他的操作。我們將TaskAwaiter轉(zhuǎn)到定義

public struct TaskAwaiter<TResult> : ICriticalNotifyCompletion, INotifyCompletion
    {
        public bool IsCompleted { get; }
        public TResult GetResult();
        public void OnCompleted(Action continuation);
        public void UnsafeOnCompleted(Action continuation);
　　 }

IsCompleted：獲取一個(gè)值，該值指示異步任務(wù)是否已完成。

GetResult()：得到執(zhí)行的結(jié)果。這個(gè)方法和await關(guān)鍵字效果相同。

OnCompleted()：傳入一個(gè)委托，在任務(wù)執(zhí)行完成之后執(zhí)行。

UnsafeOnCompleted()：計(jì)劃與此 awaiter 相關(guān)異步任務(wù)的延續(xù)操作。

由此可以看出，await關(guān)鍵字實(shí)際上就是調(diào)用了TaskAwaiter對(duì)象的GetResult()方法。

posted @ 2015-08-16 14:43 懶得安分閱讀(62419) 評(píng)論(22) 收藏舉報(bào)

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懶得安分

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