.NET异步有多少种实现方式?(异步编程提高系统性能、改善用户体验)

本文涉及的产品
应用实时监控服务ARMS - 应用监控,每月50GB免费额度
简介: 想要知道.NET异步有多少种实现方式,首先我们要知道.NET提供的执行异步操作的三种模式,然后再去了解.NET异步实现的四种方式。

前言

想要知道.NET异步有多少种实现方式,首先我们要知道.NET提供的执行异步操作的三种模式,然后再去了解.NET异步实现的四种方式。

.NET执行异步操作的三种模式

  • 基于任务的异步模式 (TAP)【推荐使用】 :该模式使用单一方法表示异步操作的开始和完成,TAP 是在 .NET Framework 4 中引入的。这是在 .NET 中进行异步编程的推荐方法。 C# 中的 asyncawait 关键词以及 Visual Basic 中的 AsyncAwait 运算符为 TAP 添加了语言支持。有关详细信息,请参阅基于任务的异步模式 (TAP)
  • 基于事件的异步模式 (EAP):是提供异步行为的基于事件的旧模型, 这种模式需要后缀为 Async 的方法,以及一个或多个事件、事件处理程序委托类型和 EventArg 派生类型。EAP 是在 .NET Framework 2.0 中引入的。建议新开发中不再使用这种模式。有关详细信息,请参阅基于事件的异步模式 (EAP)
  • 异步编程模型 (APM) 模式(也称为 IAsyncResult 模式):这是使用 IAsyncResult 接口提供异步行为的旧模型, 在这种模式下,同步操作需要 Begin 和 End 方法(例如,BeginWrite 和 EndWrite以实现异步写入操作)。不建议新的开发使用此模式。有关详细信息,请参阅异步编程模型 (APM)

.NET异步编程有什么作用?

  • 提高性能和资源利用率:异步编程可以在等待 I/O 操作完成的同时释放线程资源,使得线程能够继续执行其他任务,从而提高了系统的资源利用率和性能。
  • 改善用户体验:通过异步编程,可以避免在等待长时间操作完成时出现界面卡顿或无响应的情况,从而改善用户体验,使应用程序更加流畅和响应。
  • 简化编程模型:使用 C# 提供的asyncawait 关键字可以使异步编程变得更加简洁和易于理解,避免了传统的回调地狱(callback hell),使代码更具可读性和可维护性。
  • 提高并发性:通过异步编程,可以更有效地处理并发请求,从而提高系统的并发性能,使得应用程序能够更好地处理大量用户请求。
  • 支持大规模并行编程:异步编程模型使得在大规模并行编程中更容易管理和控制异步任务的执行,提供了更灵活的并发编程方式。

总的来说,异步编程在提高系统性能、改善用户体验、简化编程模型和支持并行编程方面发挥着重要作用,是现代软件开发中不可或缺的重要技术之一。

一、异步方法(Async Method TAP模式)

使用async/await关键字实现异步编程,这是比较常用的一种异步实现方式。例如:

/// <summary>
        /// 异步方法(Async Method TAP模式)
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static async Task TestDoSomeAsync()
        {
            await Task.Delay(1000 * 10).ConfigureAwait(false); //等待10秒
            Console.WriteLine("Async Method Completed.");
        }

二、任务并行库(TPL, Task Parallel Library TAP模式)

通过 Task 和 Task类型实现异步编程,可以利用多核处理器,并发执行多个独立的任务。例如:

/// <summary>
        /// 任务并行库(TPL, Task Parallel Library TAP模式)
        /// </summary>
        public static void TestTaskParallel()
        {
            var task1 = Task.Run(() =>
            {
                Console.WriteLine("Task 1 Completed.");
            });
            var task2 = Task.Run(() =>
            {
                Console.WriteLine("Task 2 Completed.");
            });
            Task<int> task3 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                Console.WriteLine("Task 3 Completed.");
                return 20; // 返回一个整数值
            });
            //等待所有任务完成
            Task.WaitAll(task1, task2, task3);
        }

三、Asynchronous Programming Model(APM模式)

是一种经典的异步编程模式,需要手动创建回调函数,用于处理完成或错误的通知。可以通过 IAsyncResult 设计模式的 Begin 和 End 方法来实现,其中 Begin 方法开始异步操作,而 End 方法在异步操作完成时执行,并返回异步操作的结果。

注意:在 .NET Core 或 .NET 5+ 等新版本中,BeginInvoke 方法已经被弃用并不再支持,因此可能会导致 System.PlatformNotSupportedException 异常,不过在.NET FX环境是支持的。

/// <summary>
        /// Asynchronous Programming Model(APM模式)
        /// </summary>
        public static void TestAPMAsync()
        {
            // 创建一个 AsyncCallback 委托,用于处理异步操作完成后的回调
            var callback = new AsyncCallback(AsyncOperationCallback);
            // 创建一个异步委托实例,表示要异步执行的操作
            var asyncMethod = new Func<int, string>(AsyncMethod);
            // 开始异步操作
            var result = asyncMethod.BeginInvoke(88, callback, asyncMethod);
            Console.WriteLine($"TestAPMAsync Completed.");
            Console.ReadLine();
        }
        private static string AsyncMethod(int parameter)
        {
            Console.WriteLine("AsyncMethod开始执行了...");
            return $"异步操作完成,参数为:{parameter}。";
        }
        private static void AsyncOperationCallback(IAsyncResult result)
        {
            try
            {
                // 从异步状态对象中获取返回的异步委托
                Func<int, string> asyncMethod = (Func<int, string>)result.AsyncState;
                string message = asyncMethod.EndInvoke(result);
                Console.WriteLine(message);
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine($"异步操作发生异常:{ex.Message}");
            }
        }

四、Event-based Asynchronous Pattern(EAP模式)

是一种已过时的异步编程模式,需要使用事件来实现异步编程。

需要注意的是,EAP 模式通过事件来实现异步编程,相对于 APM 模式更容易理解,同时也避免了手动处理回调函数等细节工作。但是,EAP 模式并不支持 async/await 异步关键字,因此在一些特定的场景下可能不够灵活。

/// <summary>
        /// Event-based Asynchronous Pattern(EAP模式)
        /// </summary>
        static void Main(string[] args)
        {
            var asyncObj = new MyAsyncClass();
            // 订阅异步操作完成事件
            asyncObj.OperationNameCompleted += AsyncObjOperationNameCompleted;
            // 启动异步操作
            asyncObj.DoWorkAsync(10);
            Console.ReadLine();
        }
        /// <summary>
        /// 异步操作完成事件的处理方法
        /// </summary>
        /// <param name="result">result</param>
        private static void AsyncObjOperationNameCompleted(int result)
        {
            Console.WriteLine($"异步操作完成,结果为: {result}");
        }
        public class MyAsyncClass : Component
        {
            /// <summary>
            /// 声明一个委托类型,用于定义异步操作的方法签名
            /// </summary>
            /// <param name="arg"></param>
            /// <returns></returns>
            public delegate void MyAsyncDelegate(int arg);
            /// <summary>
            /// 声明一个事件,用于通知异步操作的完成
            /// </summary>
            public event MyAsyncDelegate OperationNameCompleted;
            /// <summary>
            /// 异步执行方法,接受一个参数 arg
            /// </summary>
            /// <param name="arg"></param>
            public void DoWorkAsync(int arg)
            {
                // 将异步操作放入线程池中执行
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(DoWork), arg);
            }
            /// <summary>
            /// 真正的异步操作
            /// </summary>
            /// <param name="obj"></param>
            private void DoWork(object obj)
            {
                int arg = (int)obj;
                int res = arg + 1;
                // 触发事件,传递异步操作的结果
                OperationNameCompleted?.Invoke(res);
            }
        }

拾遗补漏合集

在这个快速发展的技术世界中,时常会有一些重要的知识点、信息或细节被忽略或遗漏。《C#/.NET/.NET Core拾遗补漏》专栏我们将探讨一些可能被忽略或遗漏的重要知识点、信息或细节,以帮助大家更全面地了解这些技术栈的特性和发展方向。

GitHub开源地址

https://github.com/YSGStudyHards/DotNetGuide/blob/main/docs/DotNet/DotNetStudy.md

拾遗补漏知识点投稿

该Issues主要是给各位小伙伴们提供投稿的地方,你有什么想要学习的C#/.NET/.NET Core相关技术栈或者已学习过且有文章输出的欢迎在投稿!

https://github.com/YSGStudyHards/DotNetGuide/issues/37

相关实践学习
通过云拨测对指定服务器进行Ping/DNS监测
本实验将通过云拨测对指定服务器进行Ping/DNS监测,评估网站服务质量和用户体验。
相关文章
|
2月前
|
数据库 开发者
.NET 异步编程之谜:async/await 模式究竟隐藏着怎样的神奇力量?
【8月更文挑战第28天】在当今注重效率和响应性的软件开发领域,.NET 的 async/await 模式如同得力助手,简化异步代码编写,使代码更易理解和维护。通过后台执行耗时操作,如网络请求和数据库查询,避免阻塞主线程,显著提升系统响应性。此模式不仅适用于网络请求,还广泛应用于数据库操作和文件读写。合理使用 async/await 可大幅优化性能,但需注意避免过度使用、正确处理调用链及异常,以确保系统稳定性和高效性。深入探索 async/await,助您构建更出色的应用程序。
45 0
|
2月前
|
SQL 缓存 开发框架
分享一个 .NET EF6 应用二级缓存提高性能的方法
分享一个 .NET EF6 应用二级缓存提高性能的方法
|
8天前
|
网络协议 Unix Linux
一个.NET开源、快速、低延迟的异步套接字服务器和客户端库
一个.NET开源、快速、低延迟的异步套接字服务器和客户端库
|
5天前
|
Windows
.NET 隐藏/自定义windows系统光标
【10月更文挑战第20天】在.NET中,可以使用`Cursor`类来控制光标。要隐藏光标,可将光标设置为`Cursors.None`。此外,还可以通过从文件或资源加载自定义光标来更改光标的样式。例如,在表单加载时设置`this.Cursor = Cursors.None`隐藏光标,或使用`Cursor.FromFile`方法加载自定义光标文件,也可以将光标文件添加到项目资源中并通过资源管理器加载。这些方法适用于整个表单或特定控件。
|
1月前
|
JSON 安全 数据安全/隐私保护
从0到1搭建权限管理系统系列三 .net8 JWT创建Token并使用
【9月更文挑战第22天】在.NET 8中,从零开始搭建权限管理系统并使用JWT(JSON Web Tokens)创建Token是关键步骤。JWT是一种开放标准(RFC 7519),用于安全传输信息,由头部、载荷和签名三部分组成。首先需安装`Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer`包,并在`Program.cs`中配置JWT服务。接着,创建一个静态方法`GenerateToken`生成包含用户名和角色的Token。最后,在控制器中使用`[Authorize]`属性验证和解析Token,从而实现身份验证和授权功能。
|
2月前
|
设计模式 存储 前端开发
揭秘.NET架构设计模式:如何构建坚不可摧的系统?掌握这些,让你的项目无懈可击!
【8月更文挑战第28天】在软件开发中,设计模式是解决常见问题的经典方案,助力构建可维护、可扩展的系统。本文探讨了.NET中三种关键架构设计模式:MVC、依赖注入与仓储模式,并提供了示例代码。MVC通过模型、视图和控制器分离关注点;依赖注入则通过外部管理组件依赖提升复用性和可测性;仓储模式则统一数据访问接口,分离数据逻辑与业务逻辑。掌握这些模式有助于开发者优化系统架构,提升软件质量。
48 5
|
2月前
|
C# Windows 开发者
超越选择焦虑:深入解析WinForms、WPF与UWP——谁才是打造顶级.NET桌面应用的终极利器?从开发效率到视觉享受,全面解读三大框架优劣,助你精准匹配项目需求,构建完美桌面应用生态系统
【8月更文挑战第31天】.NET框架为开发者提供了多种桌面应用开发选项,包括WinForms、WPF和UWP。WinForms简单易用,适合快速开发基本应用;WPF提供强大的UI设计工具和丰富的视觉体验,支持XAML,易于实现复杂布局;UWP专为Windows 10设计,支持多设备,充分利用现代硬件特性。本文通过示例代码详细介绍这三种框架的特点,帮助读者根据项目需求做出明智选择。以下是各框架的简单示例代码,便于理解其基本用法。
94 0
|
2月前
|
开发者 C# Android开发
Xamarin 与 .NET:解锁现代化移动应用开发的超级武器——深入探讨C#与.NET框架如何赋能跨平台应用,实现高效编码与卓越性能
【8月更文挑战第31天】Xamarin 与 .NET 的结合为开发者提供了强大的平台,用于构建现代化移动应用。通过 C# 和 .NET 框架,Xamarin 可以实现一次编写、多平台运行,覆盖 iOS、Android 和 Windows。这种方式不仅节省了开发时间和成本,还保证了应用的一致性和高质量。Xamarin 是一个开源框架,专为跨平台移动应用开发设计,允许使用 C# 语言和 .NET 核心库构建原生应用,并访问各平台特定功能。微软维护的 Xamarin 是 Visual Studio 生态系统的一部分,极大地提高了开发效率。
72 0
|
2月前
|
开发框架 缓存 .NET
【App Service】在Azure App Service中分析.NET应用程序的性能的好帮手(Review Stack Traces)
【App Service】在Azure App Service中分析.NET应用程序的性能的好帮手(Review Stack Traces)
|
2月前
|
开发框架 NoSQL .NET
使用 Asp.net core webapi 集成配置系统,提高程序的灵活和可维护性
使用 Asp.net core webapi 集成配置系统,提高程序的灵活和可维护性