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掌握C#中的异步编程：async和await关键字详解

article 2024/11/22 4:49:32

C#中的异步编程模式。异步编程是现代应用程序开发中不可或缺的一部分，尤其在处理I/O密集型任务或网络请求时尤为重要。下面是一篇专注于C#异步编程的文章。

前言

随着互联网应用的不断发展，用户对应用程序响应速度的要求越来越高。传统的同步编程模型往往会导致UI界面冻结或者服务器资源被长时间占用。为了提升用户体验并优化资源利用率，异步编程成为了一种必要的编程方式。在C#中，async 和 await 关键字提供了一种优雅的方式来实现异步编程。本文将详细介绍这两个关键字的使用方法及其背后的原理。

异步编程的基本概念

在讨论具体的语法之前，我们首先需要了解异步编程的基本概念。异步编程允许程序执行多个任务而不需要等待每一个任务完成后再继续下一个任务。这样可以有效地利用CPU和其他系统资源，提高程序的整体性能。

同步 vs 异步

同步：在一个任务完成后才能开始下一个任务，如果某个任务耗时较长，则整个程序会被阻塞。
异步：任务可以并发执行，当一个任务正在等待某些操作完成时（例如读取文件或发送网络请求），程序可以继续执行其他任务。

使用 async 和 await

async 关键字

async 关键字用于标记一个方法为异步方法。当一个方法被标记为 async 时，它可以在方法体内部使用 await 关键字来等待异步操作的完成。

public async Task DoSomethingAsync()
{
    // 异步操作
}

await 关键字

await 关键字用于等待一个异步操作的结果。它可以用来暂停当前方法的执行，直到异步操作完成。需要注意的是，await 只能在 async 方法中使用。

public async Task DoSomethingAsync()
{
    var result = await SomeAsyncOperation();
    Console.WriteLine(result);
}

private Task<string> SomeAsyncOperation()
{
    return Task.FromResult("Hello, World!");
}

异步编程的最佳实践

避免使用 .Result 或 .Wait()

虽然可以直接使用 .Result 或 .Wait() 来获取异步操作的结果或等待其完成，但这通常会导致死锁。特别是在UI线程上，这样做可能会导致程序停止响应。因此，推荐始终使用 await 关键字来等待异步操作。

异常处理

异步方法中抛出的异常会被封装成 AggregateException 对象。为了捕获这些异常，可以使用标准的 try-catch 语句。

public async Task DoSomethingAsync()
{
    try
    {
        var result = await SomeAsyncOperation();
        Console.WriteLine(result);
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine($"An error occurred: {ex.Message}");
    }
}

取消异步操作

在某些情况下，可能需要取消正在进行的异步操作。可以通过传递 CancellationToken 参数来实现这一点。

public async Task DoSomethingAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
    try
    {
        var result = await SomeAsyncOperation(cancellationToken);
        Console.WriteLine(result);
    }
    catch (OperationCanceledException)
    {
        Console.WriteLine("The operation was canceled.");
    }
}

private async Task<string> SomeAsyncOperation(CancellationToken cancellationToken)
{
    await Task.Delay(1000, cancellationToken);
    return "Hello, World!";
}