C# 异步编程
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异步编程
async 和 await 关键字是 C# 5.0 引入的两个非常重要的关键字，它们一起工作，使得异步编程变得简单和直观。
async 关键字
async关键字用于标记一个方法、lambda 表达式、匿名方法或局部方法作为异步方法。这告诉编译器该方法内部可以使用await关键字。- 异步方法会隐式返回一个
Task或Task<T>对象。如果方法没有返回值（即返回类型为void），则它应该用于事件处理程序，并应该避免在库或框架代码中使用，因为void返回类型的方法无法等待或捕获异常。
await 关键字
await关键字用于等待异步操作的完成。它只能用在被async修饰的方法内部。- 当编译器看到
await表达式时，它会将方法的其余部分安排在await表达式表示的异步操作完成后继续执行。在等待期间，控制权会返回给方法的调用者，允许调用者继续执行其他操作，而不是阻塞等待异步操作的完成。 await表达式的结果是异步操作的结果。如果操作返回Task<T>，则await表达式的类型是T。如果操作返回Task，则await表达式通常用于仅等待操作完成，而不获取其结果。
深入async和await
async和await做了什么
示例
下面是一个简单的异步方法示例，该方法使用 HttpClient 异步获取网页的内容：
using System;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
static async Task Main(string[] args)
{
string content = await GetWebPageAsync("https://www.example.com");
Console.WriteLine(content);
}
static async Task<string> GetWebPageAsync(string url)
{
using (HttpClient client = new HttpClient())
{
HttpResponseMessage response = await client.GetAsync(url);
if (response.IsSuccessStatusCode)
{
return await response.Content.ReadAsStringAsync();
}
else
{
throw new HttpRequestException($"Status code does not indicate success: {response.StatusCode}");
}
}
}
}
在这个示例中，Main 方法被标记为 async，这允许它内部使用 await。GetWebPageAsync 方法是另一个异步方法，它使用 HttpClient 的 GetAsync 方法来异步获取网页，并使用 await 等待操作完成。然后，它读取响应内容并返回。注意，异常处理也是异步编程中的一个重要方面，上述示例展示了如何在异步方法中抛出和捕获异常。
高效异步
在.NET Core（或现在更常见的.NET 5/6/7等）中实现高效的异步操作主要依赖于理解异步编程模式，特别是如何正确使用async和await关键字，以及理解异步操作背后的线程和任务的管理。以下是一些实现高效异步操作的关键点：
1. 理解async和await
- 使用
async修饰方法：这表示该方法是异步的，并允许在方法内部使用await。 - 使用
await等待异步操作：这会导致当前方法的执行暂停，并在异步操作完成时恢复。重要的是要等待那些真正需要等待的操作，避免不必要的await调用，因为这会增加延迟。
2. 避免阻塞调用
- 在异步方法中，应避免使用
.Result或.Wait()来等待另一个异步操作的结果，因为这会导致死锁，并破坏异步方法的优势。 - 使用
await来等待异步操作完成，并让线程池来管理线程。
3. 并行与并发
- 并行处理：使用
Task.WhenAll来并行执行多个不相互依赖的异步操作，这可以显著提高性能，特别是当这些操作是I/O密集型时。 - 并发控制：在需要时使用
SemaphoreSlim或async锁（如Mutex的异步版本）来控制对共享资源的并发访问。
4. 异步资源管理
- 使用
using语句或async版本的IDisposable接口（如果可用）来确保异步操作中的资源被正确释放。 - 注意，在
async方法中，using语句仍然有效，但Dispose方法将在等待的异步操作完成后调用。
5. 避免不必要的异步
- 如果一个操作本身很快，并且是CPU密集型的，那么将其包装为异步可能不会带来性能上的好处，反而可能因为额外的开销（如任务调度和上下文切换）而降低性能。
6. 性能测试与调优
- 使用性能测试工具（如BenchmarkDotNet）来测量和比较不同异步实现的性能。
- 根据测试结果进行调优，比如优化数据访问模式、减少不必要的异步调用或改进算法。
7. 使用合适的异步API
- 尽量使用.NET Core提供的异步API，如
HttpClient、FileStream的异步方法等，这些API已经过优化，可以提供更好的性能。 - 如果需要，可以自己实现异步方法，但要确保正确管理线程和任务。
8. 监控和日志记录
- 在生产环境中监控异步操作的性能，包括响应时间、吞吐量等关键指标。
- 使用日志记录来跟踪异步操作的执行流程，以便在出现问题时进行调试和故障排查。