谈谈.NET CORE 中的异步编程

什么是异步编程？

 

同步程序中的代码运行在单一线程上。

异步操作：从其它线程发起后，在一个新的单独线程上运行的操作。发起异步操作的线程不必等待异步操作完成

为什么使用异步编程？

对于需要长时间运行的操作，异步编程可以更大限度更有效地利用设备资源。

• 通过异步执行 CPU 或 I/O 绑定操作，提高 UI 程序的响应性

• 并行计算

什么时候使用异步编程

 

异步适用于 CPU 绑定或 I/O 绑定操作，例如：

• I/O 从网络检索数据

• CPU 密集操作，例如使用大量数据进行科学计算

• I/O 读写硬盘

最适合应用异步编程的程序

• 桌面 UI 程序

1. WinForms
2. WPF
3. UWP

• Web Server 程序

Web Server 虽然不必与 UI 进行交互，但经常需要进行远程的数据库查询或计算分析大量数据，这些任务的执行时长都不算短。而作为 Web Server 又难免同时处理来自多个客户端的请求，这时引入异步编程可以避免先过来的请求发起的线程还在等待执行某些操作，后面的请求又来一大堆直接淹没了 WebServer，导致性能降低和延迟升高。

异步编程不是万能的

不要无脑使用异步，有些问题异步也无法解决，而且异步本身也会带来一些问题：

1. 异步代码自身不带来任何的性能提升。它只让资源管理更高效异步代码给程序带来更大的开销

2. memory overhead：每个线程启动时要占用设备的虚拟内存

3. scheduler overhead：调度程序开销，操作系统需要管理该在哪个 CPU 执行哪个线程以及何时执行

4. 如果你不是 UI 程序，而且你代码里面也没有网络或 I/O 绑定操作，异步对你基本没什么增益

5. 如果你的程序是 CPU-bound，使用多线程技术（module 2）好过使用异步编程

.NET 内置的异步方法

async 和 await 关键字

async 和 await 是 C# 异步编程的核心，由它们定义的方法称为异步方法

示例：

// Three things to note in the signature:  
//  - The method has an async modifier.   
//  - The return type is Task or Task<T>.
//  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;  
}

什么是异步方方法？

1. 方法签名包括 async 修饰符

2. 约定方法名以 Async 为后缀

3. 返回类型为以下几种之一 ：Task， Task<T>    
4.  void方法内部至少包含一句 await 表达式：
5. string urlContents = await getStringTask;
6. await 表达式的意思是：方法在此处需要等待异步操作完成后才能继续向下执行。同时方法将被挂起，控制流返回给方法的调用者

 

异步编程的核心就是 Task 和 Task<T> 对象，它们模拟了异步操作。

在 C# 中一个 Task 对象可以看作一个需要继续执行的操作，一个 Task<T> 对象可以看作一个在将来会返回 T 类型值的操作。这就像承诺将在操作完成后返回 T 类型的值

 

NET 类库内置的异步方法

通过 Async 后缀和返回类型为 Task（Task）来识别内置的异步方法。

 

网络操作相关的：

1. HttpClient：发送 HTTP 请求，接收 HTTP 响应

2. WebClient：收发数据

 

I/O 操作相关的：

1. StreamWrite

2. StreamReader

3. XmlReade

.NET Core 2.0 编写异步方法的步骤

1.方法声明中使用 async 关键字（必须）

2.调用异步方法时使用 await 关键字（必须）

3.在异步方法中使用正确的返回类型

  a.Task<TResult>：返回值类型为 TResult

  b.Task：方法内没有 return 语句或 return;

  c.void：仅用于写异步的事件处理器

  d.它包含 GetAwaiter 方法的类

4.依照约定方法名以 Async 结尾(约定，非必须)

5.方法内至少包含一个 await 表达式

  a.await 操作符通知编译器异步方法在此处无法继续向下执行了，必须等待被 await 的异步进程执行完毕。同时控制权返回给异       步方法的调用者

  b.异步方法的挂机不会造成方法退出，finally 块也不会执行（如果有）

EntityFramework Core中的异步编程及约定

参见：https://blog.csdn.net/weixin_41372626/article/details/104734730

 

文章主要参考于：https://www.yuque.com/yuejiangliu/dotnet/olvysf