C# async await异步编程

背景：做NX二次开发的时候收集了NX操作的操作日志，然后用winform做了个应用读取分析这些日志。每天会积累超过5000多份日志，所以想到了异步编程来解决速度和卡死的问题。

一、异步编程和多线程的异同

硬件里有个概念叫DMA，也就是直接访问内存不经过CPU处理，这正是异步操作的硬件基础。异步编程无需额外的线程负担，死锁的情况也少，但是和自然人的思维方式有些不一样。而多线程中的各个线程的代码还是顺序执行的，自然人理解起来简单一些，但是线程的滥用反而会造成很多问题。

所以适用场合分别为：

异步：直接的文件、网络的读写，还包括数据库操作、Web Service、HttpRequest以及.net Remoting等跨进程的调用

多线程：需要长时间CPU运算的场合

二、异步函数简介

直接用<C# in Depth>的介绍：

async Task<int> AsyncFunction()
{
    var value = await SomeLongTimeFunction();
    
    DoUpdateOrSomething();
}

用了async修饰符声明了的函数AsyncFunction中，用await修饰某个耗时操作的表达式SomeLongTimeFunction().如果SomeLongTimeFunction没有完成那么这个异步函数AsyncFunction会立即返回。当SomeLongTimeFunction执行完毕后，异步函数将在合适的线程上继续执行下面的语句

三、使用任务的异步编程

参考文章：<使用 Async 和 Await 的异步编程>  <Task的使用>

msdn说：async 和 await 关键字不会导致创建其他线程。 因为异步方法不会在其自身线程上运行，因此它不需要多线程。 只有当方法处于活动状态时，该方法将在当前同步上下文中运行并使用线程上的时间。 可以使用 Task.Run 将占用大量 CPU 的工作移到后台线程，但是后台线程不会帮助正在等待结果的进程变为可用状态。

总而言之，Task能达到类似多线程的效果，但具体怎么分配线程由.net底层控制,程序员只需要专注业务逻辑即可。 同时具备以前线程不具备的返回值的功能(可以通过回调事件来处理),而在Task中只是简单的使用await来使用, await的task相当于同步的调用task, 同时会有返回值。

示例代码

ps:用了很多LINQ，看起来不太直观

ps2:现在看来其实写的复杂了，套了好几层。其实没必要把文件分组

首先是UI线程上按钮点击函数，目的是读取分析日志文件，并将结果显示在界面上：

async void ComputeClick(object sender, EventArgs e)
{
    Func<DateTime, DateTime, bool, Task<int>> taskFunc = (b, end, chk) =>
    {
        return Task.Run(() => ReadDataAsync(b, end, chk));
    };
    var days = await taskFunc(date1.Value.Date, date2.Value.Date, checkBox1.Checked);

    ///await完毕后才会执行以下语句
    ///更新界面表格和图形
    ShowChart();
}

显而易见，这个函数中使用了Taks.Run了一个委托taskFunc，当taskFunc执行完毕后才会更新界面。在执行过程中并没有阻塞UI线程，表现为用户仍然可以点击、浏览界面。

在ReadDataAsync中，将日志文件分为了N个组，每读取一个组就创建一个Task，这里使用了Task.WhenAll，也就是当所有任务都执行完毕以后才会继续执行

async Task<int> ReadDataAsync(DateTime begin, DateTime end, bool onlyWorkDays = true)
{
    var lists = GetFilesGroup();

    var tasks = lists.Select(list => ReadLogsAsync(list, begin, end, onlyWorkDays)).ToList();

    var t3 = Task.WhenAll(tasks);
    var results = await t3;
    foreach (var objs in results.SelectMany(list => list))
    {
        _table.Rows.Add(objs);
    }
    
    return _table.Rows.Count;
}

继续看单个任务的异步处理方法，这里又用到了Task.Run,原理是一样的。

async Task<List<object[]>> ReadLogsAsync(IEnumerable<FileInfo> files, DateTime begin, DateTime end, bool onlyWorkDays)
{
    var results = new List<object[]>();

    foreach (var file in files)
    {
        //操作UI线程上的控件
        SetProgress(1, 0, $"读取数据{file.Name}");

        string user, ticks;
        DateTime date;
        ReadFileName(file.Name, out user, out date, out ticks);

        if (DateTime.Compare(date, begin) < 0)
            continue;
        if (DateTime.Compare(date, end) > 0)
            continue;

        if (onlyWorkDays && (date.DayOfWeek == DayOfWeek.Sunday || date.DayOfWeek == DayOfWeek.Saturday))
            continue;

        Func<string, List<MenuButton>, Task<Dictionary<MenuButton, int>>> taskFunc = (path, buttons) =>
        {
            return Task.Run(() => ReadLog(path, buttons));
        };

        var dics = await taskFunc(file.FullName, _buttons);

        results.AddRange(dics.Select(dic => new object[]
        {
            date, user, dic.Key.Name, dic.Key.Chs, dic.Key.CasCadeChs, dic.Value, ticks
        }));
    }

    return results;
}

跨线程访问UI控件

刚刚肯定注意到了再ReadLogAsync中调用了控件，这里参考了这篇文章：<C# 跨线程调用控件>

private delegate void DelegateSetProgress(int value, int max, string text);

private void SetProgress(int value, int max, string text)
{
    if (statusStrip1.InvokeRequired)
    {
         Invoke(new DelegateSetProgress(SetProgress), value, max,text);
    }
    else
    {
         progressBar.Maximum += max;
         progressBar.Value += value;

        var precent = (progressBar.Value*1.0/progressBar.Maximum*100.0).ToString("0.#");
                progressText.Text = $"{precent}% {text}";
    }
}