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windows C#-异步编程模型(下)

article 2024/11/25 5:00:48

API 异步方法

你可能想知道从何处可以找到 GetStringAsync 等支持异步编程的方法。 .NET Framework 4.5 或更高版本以及 .NET Core 包含许多可与 async 和 await 结合使用的成员。可以通过追加到成员名称的“Async”后缀和 Task 或 Task<TResult> 的返回类型，识别这些成员。例如，System.IO.Stream 类包含 CopyToAsync、ReadAsync 和 WriteAsync 等方法，以及同步方法 CopyTo、Read 和 Write。

Windows 运行时也包含许多可以在 Windows 应用中与 async 和 await 结合使用的方法。

线程

异步方法旨在成为非阻止操作。异步方法中的 await 表达式在等待的任务正在运行时不会阻止当前线程。相反，表达式在继续时注册方法的其余部分并将控件返回到异步方法的调用方。

async 和 await 关键字不会创建其他线程。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。

对于异步编程而言，该基于异步的方法优于几乎每个用例中的现有方法。具体而言，此方法比 BackgroundWorker 类更适用于 I/O 绑定操作，因为此代码更简单且无需防止争用条件。结合 Task.Run 方法使用时，异步编程比 BackgroundWorker 更适用于 CPU 绑定操作，因为异步编程将运行代码的协调细节与 Task.Run 传输至线程池的工作区分开来。

async 和 await

如果使用 async 修饰符将某种方法指定为异步方法，即启用以下两种功能。

标记的异步方法可以使用 await 来指定暂停点。 await 运算符通知编译器异步方法：在等待的异步过程完成后才能继续通过该点。同时，控制返回至异步方法的调用方。

异步方法在 await 表达式执行时暂停并不构成方法退出，只会导致 finally 代码块不运行。

标记的异步方法本身可以通过调用它的方法等待。

异步方法通常包含 await 运算符的一个或多个实例，但缺少 await 表达式也不会导致生成编译器错误。如果异步方法未使用 await 运算符标记暂停点，则该方法会作为同步方法执行，即使有 async 修饰符，也不例外。编译器将为此类方法发布一个警告。

async 和 await 都是上下文关键字。

返回类型和参数

异步方法通常返回 Task 或 Task<TResult>。在异步方法中，await 运算符应用于通过调用另一个异步方法返回的任务。

如果方法包含指定 TResult 类型操作数的 return 语句，将 Task<TResult> 指定为返回类型。

如果方法不含任何 return 语句或包含不返回操作数的 return 语句，则将 Task 用作返回类型。

还可以指定任何其他返回类型，前提是类型包含 GetAwaiter 方法。例如，ValueTask<TResult> 就是这种类型。可用于 System.Threading.Tasks.Extension NuGet 包。

下面的示例演示如何声明并调用可返回 Task<TResult> 或 Task 的方法：

async Task<int> GetTaskOfTResultAsync()
{
    int hours = 0;
    await Task.Delay(0);

    return hours;
}


Task<int> returnedTaskTResult = GetTaskOfTResultAsync();
int intResult = await returnedTaskTResult;
// Single line
// int intResult = await GetTaskOfTResultAsync();

async Task GetTaskAsync()
{
    await Task.Delay(0);
    // No return statement needed
}

Task returnedTask = GetTaskAsync();
await returnedTask;
// Single line
await GetTaskAsync();

每个返回的任务表示正在进行的工作。任务可封装有关异步进程状态的信息，如果未成功，则最后会封装来自进程的最终结果或进程引发的异常。

异步方法也可以具有 void 返回类型。该返回类型主要用于定义需要 void 返回类型的事件处理程序。异步事件处理程序通常用作异步程序的起始点。

无法等待具有 void 返回类型的异步方法，并且无效返回方法的调用方捕获不到异步方法引发的任何异常。

异步方法无法声明 in、ref 或 out 参数，但可以调用包含此类参数的方法。同样，异步方法无法通过引用返回值，但可以调用包含 ref 返回值的方法。

Windows 运行时编程中的异步 API 具有下列返回类型之一(类似于任务)：

IAsyncOperation<TResult>(对应于 Task<TResult>)
IAsyncAction(对应于 Task)
IAsyncActionWithProgress<TProgress>
IAsyncOperationWithProgress<TResult,TProgress>

命名约定

按照约定，返回常规可等待类型的方法(例如 Task、Task<T>、ValueTask 和 ValueTask<T>)应具有以“Async”结束的名称。启动异步操作但不返回可等待类型的方法不得具有以“Async”结尾的名称，但其开头可以为“Begin”、“Start”或其他表明此方法不返回或引发操作结果的动词。

如果某一约定中的事件、基类或接口协定建议其他名称，则可以忽略此约定。例如，你不应重命名常用事件处理程序，例如 OnButtonClick。

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