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C#中的同步和异步回调

article 2024/12/25 2:03:53

什么是C#中的异步和同步回调？何时以及在何种情况下可以使用同步和异步回调方法？

在C#中，同步回调和异步回调都是用于处理任务或事件完成的机制。回调允许我们指定在某个操作完成时要执行的函数或委托。它们通常用于处理可能需要大量时间才能完成的任务，如 I/O 操作或网络请求。

同步回调和异步回调的主要区别在于它们如何处理执行流并可能阻塞调用线程。

同步回调

同步回调是立即执行的函数或委托，它会阻塞调用线程，直到它完成。换句话说，当同步回调被调用时，程序将等待它完成之后再转移到下一个任务。这可能导致潜在的性能问题和主线程阻塞，从而降低应用程序的响应速度。

同步调用Demo：

public void SynchronousCallbackExample()
{
    Action<string> callback = message => Console.WriteLine(message);
    DoSomethingSynchronously(callback);
}

public void DoSomethingSynchronously(Action<string> callback)
{
    // Simulate a time-consuming operation
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        callback($"Iteration {i}");
        Thread.Sleep(1000); // Simulate work
    }
}

异步回调

异步回调用于在不阻塞调用线程的情况下执行代码。调用线程可以在回调在后台运行时继续执行其他任务，而不必等待回调完成。这种方法有助于维护应用程序的响应性，并可以更好地利用系统资源。

异步调用Demo：

public async Task AsynchronousCallbackExample()
{
    Func<string, Task> callbackAsync = async message =>
    {
        await Task.Delay(2000); // Simulate non-blocking work asynchronously
        Console.WriteLine(message);
    };
    await DoSomethingAsynchronously(callbackAsync);
}

public async Task DoSomethingAsynchronously(Func<string, Task> callbackAsync)
{
    var tasks = new Task[15];

    for (int i = 0; i < 15; i++)
    {
        tasks[i] = callbackAsync($"Iteration {i}");
        //await Task.Delay(1000);
    }

    await Task.WhenAll(tasks);
}

通过使用 Func <string、 Task > 委托和一个 Task 对象数组，我们可以在不阻塞主线程的情况下实现异步操作的并发执行。等待任务。当所有任务确保程序在所有异步任务完成后继续运行。
在涉及长时间运行操作的场景中，异步回调是首选的，因为异步回调有助于提高应用程序的响应能力并防止阻塞主线程。

在示例中使用 Func 和 Task 数组的目的：
1、对异步回调使用Func：
在异步编程中，我们希望在不阻塞主线程的情况下并发执行任务。
Func < string，Task > 是一个委托，表示一个接受字符串参数并返回 Task 的异步函数。此委托用于定义可并发执行的异步回调。
2、定义异步回调：
CallbackAsync 函数是使用 Func < string，Task > committee 定义的。它表示一种异步操作，通过延迟一定时间然后向控制台写入消息来模拟非阻塞工作。
3、使用任务数组存储异步操作
为了同时执行多个异步操作，我们创建了一个 Task 对象数组来存储这些任务。
4、循环并向数组添加任务
在 DoSomething Async方法内部，我们迭代一个循环并通过调用 callbackAsync函数创建多个任务。每个任务表示一个独立的异步操作。
5、使用Task.WhenAll并发执行
将所有任务添加到数组后，我们使用 Task。当所有(任务)异步等待所有任务完成。此方法返回在所有提供的任务完成时完成的新任务。
何时以及在何种情况下应该使用同步和异步方法？

在使用同步(sync)和异步(sync)方法之间的选择取决于特定的场景和应用程序的需求。以下是一些帮助我们决定何时使用的方法。
同步方法：
1、简单快速的任务:
对于短期、非阻塞且不涉及重大等待的操作，可以使用同步方法。这些方法更容易阅读和理解。
2、GUI 或 UI 线程：
在用户界面(UI)应用程序中，某些操作必须在主 UI 线程上运行。同步方法可用于需要与 UI 交互的任务。
3、时序逻辑：
当代码依赖于顺序执行并且我们需要确保某些任务在继续之前已经完成时，同步方法可能会简化我们的代码。
# 异步方法

1、 I/O 绑定操作: 当执行 I/O 操作(如读/写文件、发出网络请求或数据库查询)时，异步方法是有益的。它们允许其他任务在等待 I/O 完成时继续执行，从而提高响应能力。

2、并发性和并行性: 对于可以并发或并行运行的任务(如处理多个请求或处理大量数据) ，异步方法是必不可少的。

3、可伸缩性: 在服务器应用程序中，异步方法可以帮助处理大量传入请求，而无需为每个请求创建新线程，这将是低效和资源密集型的。

4、长时间运行的任务: 对于需要大量时间的操作，如复杂的计算或后台处理，异步方法可以防止应用程序变得无响应。

5、基于事件的编程: 异步方法经常用于事件驱动程式设计，我们需要在不阻塞主线程的情况下响应事件。

6、多线程: 异步方法可以通过允许多个任务并发运行而不直接管理线程来简化多线程场景。

一般来说，异步方法适用于可能涉及长时间运行或阻塞操作、并发性、响应性和可伸缩性的场景。但是，需要注意的是，使用异步编程会带来一些复杂性，比如处理异常和同步，这些都应该谨慎使用。

在选择同步方法和异步方法时，要考虑任务的性质、对响应性的潜在影响以及应用程序的整体架构。一个平衡的方法可能包括基于代码库不同部分的特定需求的同步和异步方法的组合。

提醒

异步操作方法返回一个无法同步执行的任务。此错误消息通常发生在尝试同步调用异步方法时，该方法不允许。NET.返回 Task 的异步方法被设计为异步等待，以避免阻塞调用线程。
要修复这个错误，我们应该遵循异步编程模式，并使用 await 关键字异步等待Task完成。下面是一个如何修复错误的例子:

using System;
using System.Threading.Tasks;
using System.Web.Mvc;

public class MyController : Controller
{
    public async Task<ActionResult> MyAction()
    {
        // Perform asynchronous operations here
        await DoAsyncWork();

        return View();
    }

    public async Task DoAsyncWork()
    {
        // Simulate a time-consuming operation asynchronously
        await Task.Delay(1000);
    }
}