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C#基础系列——异步编程初探:async和await

简介:
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前言:前面有篇从应用层面上面介绍了下多线程的几种用法,有博友就说到了async, await等新语法。确实,没有异步的多线程是单调的、乏味的,async和await是出现在C#5.0之后,它的出现给了异步并行变成带来了很大的方便。异步编程涉及到的东西还是比较多,本篇还是先介绍下async和await的原理及简单实现。

C#基础系列目录:

 

之前的那篇 C#基础系列——多线程的常见用法详解 就讲到了多线程new Thread()的方式对于有返回值类型的委托是没有解决方案的,如果需要返回值,必须要依靠异步的方式。了解异步之前,我们先来看看Thread对象的升级版本Task对象:

1、Task对象的前世今生:Task对象是.Net Framework 4.0之后出现的异步编程的一个重要对象。在一定程度上来说,Task对象可以理解Thread对象的一个升级产品。既然是升级产品,那它肯定有他的优势,比如我们上面Thread对象不能解决的问题:对于有返回值类型的委托。Task对象就能简单的解决。

复制代码
     static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("执行GetReturnResult方法前的时间:" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            var strRes = Task.Run<string>(() => { return GetReturnResult(); });//启动Task执行方法
            Console.WriteLine("执行GetReturnResult方法后的时间:" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            Console.WriteLine(strRes.Result);//得到方法的返回值
            Console.WriteLine("得到结果后的时间:" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));

            Console.ReadLine();
        }

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

先来看结果:

从结果分析可知在执行var strRes = Task.Run<string>(() => { return GetReturnResult(); })这一句后,主线程并没有阻塞去执行GetReturnResult()方法,而是开启了另一个线程去执行GetReturnResult()方法。直到执行strRes.Result这一句的时候主线程才会等待GetReturnResult()方法执行完毕。为什么说是开启了另一个线程,我们通过线程ID可以看得更清楚:

复制代码
     static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("执行GetReturnResult方法前的时间:" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            var strRes = Task.Run<string>(() => { return GetReturnResult(); });
            Console.WriteLine("执行GetReturnResult方法后的时间:" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            Console.WriteLine("我是主线程,线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine(strRes.Result);
            Console.WriteLine("得到结果后的时间:" + DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));

            Console.ReadLine();
        }

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

结果:

由此可以得知,Task.Run<string>(()=>{}).Reslut是阻塞主线程的,因为主线程要得到返回值,必须要等方法执行完成。

Task对象的用法如下:

复制代码
            //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();
复制代码

由上可知,Task对象的构造函数传入的是一个委托,既然能传入Action类型的委托,可想而知Action的16中类型的参数又可以派上用场了。于是乎Task对象参数的传递就不用多说了吧。详见 C#基础系列——委托和设计模式(一)里面Action委托的用法。

 

2、初识 async & await。

复制代码
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("我是主线程,线程ID:{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            TestAsync();
            Console.ReadLine();
        }

        static async Task TestAsync()
        {
            Console.WriteLine("调用GetReturnResult()之前,线程ID:{0}。当前时间:{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            var name = GetReturnResult();
            Console.WriteLine("调用GetReturnResult()之后,线程ID:{0}。当前时间:{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            Console.WriteLine("得到GetReturnResult()方法的结果:{0}。当前时间:{1}", await name, DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
        }

        static async Task<string> GetReturnResult()
        {
            Console.WriteLine("执行Task.Run之前, 线程ID:{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            return await Task.Run(() =>
            {
                Thread.Sleep(3000);
                Console.WriteLine("GetReturnResult()方法里面线程ID: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                return "我是返回值";
            });
        }
复制代码

结果:

我们来看看程序的执行过程:

由上面的结果可以得到如下结论:

(1)在async标识的方法体里面,如果没有await关键字的出现,那么这种方法和调用普通的方法没什么区别。

(2)在async标识的方法体里面,在await关键字出现之前,还是主线程顺序调用的,直到await关键字的出现才会出现线程阻塞。

(3)await关键字可以理解为等待方法执行完毕,除了可以标记有async关键字的方法外,还能标记Task对象,表示等待该线程执行完毕。所以await关键字并不是针对于async的方法,而是针对async方法所返回给我们的Task。

(4)是否async关键字只能标识返回Task对象的方法呢。我们来试试:

异步方法的返回类型必须为void、Task或者Task<T>类型。也就是说async要么是void,要么和Task关联。

 

3、除了await关键字,Task对象还有另外一种方式等待执行结果。  

复制代码
     static async Task TestAsync()
        {
            Console.WriteLine("调用GetReturnResult()之前,线程ID:{0}。当前时间:{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            var name = GetReturnResult();
            Console.WriteLine("调用GetReturnResult()之后,线程ID:{0}。当前时间:{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
            Console.WriteLine("得到GetReturnResult()方法的结果:{0}。当前时间:{1}", name.GetAwaiter().GetResult(), DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd hh:MM:ss"));
        }
复制代码

这样可以得到相同的结果。

name.GetAwaiter()这个方法得到的是一个TaskAwaiter对象,这个对象表示等待完成的异步任务的对象,并提供结果的参数。所以除了能完成await关键字的等待之外,它还能做一些其他的操作。我们将TaskAwaiter转到定义

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

IsCompleted:获取一个值,该值指示异步任务是否已完成。

GetResult():得到执行的结果。这个方法和await关键字效果相同。

OnCompleted():传入一个委托,在任务执行完成之后执行。

UnsafeOnCompleted():计划与此 awaiter 相关异步任务的延续操作。

由此可以看出,await关键字实际上就是调用了TaskAwaiter对象的GetResult()方法。





本文转自懒得安分博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/landeanfen/p/4734252.html,如需转载请自行联系原作者

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