利用 async & await 的异步编程

【博主】反骨仔　　　　【出处】http://www.cnblogs.com/liqingwen/p/5922573.html 　　

目录

• 异步编程的简介
• 异步提高响应能力
• 更容易编写的异步方法
• 异步方法的控制流
• 线程
• async 和 await
• 返回类型和参数信息
• 命名的约定

一、异步编程的简介

　　通过使用异步编程，你可以避免性能瓶颈并增强应用程序的总体响应能力。

　　Visual Studio 2012 引入了一个简化的方法，异步编程，在 .NET Framework 4.5 和 Windows 运行时利用异步支持。编译器可执行开发人员曾进行的高难度工作，且应用程序保留了一个类似于同步代码的逻辑结构。因此，您仅需要进行一小部分工作就可以获得异步编程的所有优点。

二、异步提高响应能力

　　异步对可能引起阻塞的活动（例如应用程序访问 Web 时）至关重要。对 Web 资源的访问有时很慢或会延迟。 如果此类活动在同步过程中受阻，则整个应用程序必须等待。 在异步过程中，应用程序可继续执行不依赖 Web 资源的其他工作，直至潜在阻止任务完成。

　　下图显示了异步编程提高响应能力的典型应用场景。包含从 .NET Framework 4.5 和 Windows 运行时中列出的一些包含支持异步编程的方法的类。

　　由于所有与用户界面相关的活动通常共享一个线程，因此，异步对访问 UI 线程的应用程序来说尤为重要。 如果在一个同步应用程序中有任何的线程被阻塞了，那么所有线程都将被阻塞，再严重一点，你的应用程序将会停止响应。

　　使用异步方法时，应用程序将继续响应 UI。例如，你可以调整窗口的大小或最小化窗口；如果你不希望等待应用程序结束，则可以将其关闭。

　　当设计异步操作时，该基于异步的方法将自动传输的等效对象添加到可从中选择的选项列表中。 开发人员只需要投入较少的工作量即可使你获取传统异步编程的所有优点。

三、更容易编写的异步方法

　　C# 中的 async 和 await 关键字都是异步编程的核心。通过使用这两个关键字，你可以使用 .NET framework 或 Windows 运行时中的资源轻松创建异步方法（几乎与创建同步方法一样轻松）。

　　下面的示例演示了一种使用 async 和 await 定义的异步方法。

 1         /// <summary> 2         /// 异步访问 Web  3         /// </summary> 4         /// <returns></returns> 5         /// <remarks> 6         /// 方法签名的 3 要素： 7         ///     ① async 修饰符 8         ///     ② 返回类型 Task 或 Task<TResult>：这里的 Task<int> 表示 return 语句返回 int 类型 9         ///     ③ 方法名以 Async 结尾10         /// </remarks>11         async Task<int> AccessTheWebAsync()12         {13             //记得 using System.Net.Http 哦14             var client = new HttpClient();15 16             //执行异步方法 GetStringAsync17             Task<string> getStringTask = client.GetStringAsync("http://www.google.com.hk/");18 19             //假设在这里执行一些非异步的操作20             DoIndependentWork();21 22             //等待操作挂起方法 AccessTheWebAsync23             //直到 getStringTask 完成，AccessTheWebAsync 方法才会继续执行24             //同时，控制将返回到 AccessTheWebAsync 方法的调用方25             //直到 getStringTask 完成后，将在这里恢复控制。26             //然后从 getStringTask 拿到字符串结果27             string urlContents = await getStringTask;28 29             //返回字符串的长度（int 类型）30             return urlContents.Length;31         }

　　如果 AccessTheWebAsync 在调用 GetStringAsync 时没有其它操作，则你可以以这样的方式来简化代码。

string urlContents = await client.GetStringAsync("http://www.google.com.hk/");

　　根据以上代码进行简单总结：

　　（1）方法签名包含一个 async 修饰符。

　　（2）按照约定，异步方法的名称以“Async”后缀为结尾。

　　（3）返回类型为下列类型之一：

　　　　① 如果你的方法有操作数为 TResult 类型的返回语句，则为 Task<TResult>。

　　　　② 如果你的方法没有返回语句或具有没有操作数的返回语句，则为 Task。

　　　　③ 如果你编写的是异步事件处理程序，则为 void。

　　（4）方法通常包含至少一个 await 表达式，该表达式标记一个点，在该点上，直到等待的异步操作完成方法才能继续。 同时，将方法挂起，并且控制权将返回到方法的调用方。 本主题的下一节将解释悬挂点发生的情况。

　　在异步方法中，可使用提供的关键字和类型来指示需要完成的操作，且编译器会完成其余操作。 

四、异步方法的控制流

　　异步编程中最需弄清的是控制流，即如何从一个方法移动到另一个方法， 请用一颗感恩的心来观察下图。

　　步骤解析：

　　① 事件处理程序调用并等待 AccessTheWebAsync 异步方法。

　　② AccessTheWebAsync 创建 HttpClient 对象并调用它的 GetStringAsync 异步方法来下载网站内容。

　　③ 假设 GetStringAsync 中发生了某种情况，该情况挂起了它的进程。可能必须等待网站下载或一些其他阻塞的活动。为避免阻塞资源，GetStringAsync 会将控制权出让给其调用方 AccessTheWebAsync。 GetStringAsync 返回 Task，其中 TResult 为字符串，并且 AccessTheWebAsync 将任务分配给 getStringTask 变量。 该任务表示调用GetStringAsync 的正在进行的进程，其中承诺当工作完成时产生实际字符串值。

　　④ 由于尚未等待 getStringTask，因此，AccessTheWebAsync 可以继续执行不依赖于 GetStringAsync 得出最终结果的其他任务。该任务由对同步方法 DoIndependentWork 的调用表示。

　　⑤ DoIndependentWork 是完成其工作并返回其调用方的同步方法。

　　⑥ AccessTheWebAsync 已完成工作，可以不受 getStringTask 的结果影响。 接下来，AccessTheWebAsync 需要计算并返回该下载字符串的长度，但该方法仅在具有字符串时才能计算该值。因此，AccessTheWebAsync 使用一个 await 运算符来挂起其进度，并把控制权交给调用 AccessTheWebAsync 的方法。AccessTheWebAsync 将 Task(Of Integer) 或 Task<int> 返回至调用方。 该任务表示对产生下载字符串长度的整数结果的一个承诺。

　　在调用方内部（此示例中的事件处理程序），处理模式将继续。 在等待结果前，调用方可以开展不依赖于 AccessTheWebAsync 结果的其他工作，否则就需等待片刻。事件处理程序等待 AccessTheWebAsync，而 AccessTheWebAsync 等待 GetStringAsync。

　　⑦ GetStringAsync 完成并生成一个字符串结果。 字符串结果不是通过按你预期的方式调用 GetStringAsync 所返回的。（请记住，此方法已在步骤 3 中返回一个任务。）相反，字符串结果存储在表示完成方法 getStringTask 的任务中。 await 运算符从 getStringTask 中检索结果。赋值语句将检索到的结果赋给 urlContents。

　　⑧ 当 AccessTheWebAsync 具有字符串结果时，该方法可以计算字符串长度。 然后，AccessTheWebAsync 工作也将完成，并且等待事件处理程序可继续使用。 在此主题结尾处的完整示例中，可确认事件处理程序检索并打印长度结果的值。

　　你可以尝试思考一下同步行为和异步行为之间的差异。当其工作完成时（第 5 步）会返回一个同步方法，但当其工作挂起时（第 3 步和第 6 步），异步方法会返回一个任务值。在异步方法最终完成其工作时，任务会标记为已完成，而结果（如果有）将存储在任务中。

 1         static async Task<Guid> Method1Async()　　//Task<Guid> 2         { 3             var result = Guid.NewGuid(); 4  5             await Task.Delay(1); 6  7             //这里返回一个 Guid 的类型 8             return result; 9         }10 11         static async Task Method2Async()　　//Task12         {13             //Do...14 15             await Task.Delay(1);16 17             //Do...18 19             //这里没有 return 语句20         }

 1             //调用 Method1Async 2             //方式一 3             Task<Guid> t1 = Method1Async(); 4             Guid guid1 = t1.Result; 5  6             //方式二 7             Guid guid2 = await Method1Async(); 8  9             //调用 Method2Async10             //方式一11             Task t2 = Method2Async();12             await t2;13 14             //方式二15             await Method2Async();

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