C#并发编程之异步编程(一)

写在前面

C#5.0中，对异步编程进行了一次革命性的重构，引入了async和await这两个关键字，使得开发人员在不需要深刻了解异步编程的底层原理，就可以写出十分优美而又代码量极少的代码。如果使用得当，你可以写出具有并行化并且性能较高的程序，但是同时也增加了对异步编程理解的复杂度，毕竟在C#5.0里，你已经看不到异步编程具体是如何实现的了，需要花费额外的经历去研究探索。

使用异步编程，使得我们释放了启动它的线程，也使得资源的占有量下降。更重要的是，有些特殊线程，比如UI线程，在运行的时候只能启动一个，如果没有快速响应，页面将会出现卡顿现象。本文只会基于.NET FX4.5及以后的版本进行讲解，之前的版本如果要实现异步编程，需要从nuget上面下载Microsoft.Bcl.Async，不过我还是建议你，如果想要在系统中大量使用编写异步代码，还是要是使用.NET FX4.5或更高的版本

异步编程主要分为基于事件的异步模式（EAP）和基于任务的编程模式（TAP）。EAP在调用方法之前立即注册事件，它具有void返回类型，但这种模式比较混乱，它将原本的一个方法分拆成两个方法。本系列主要关注TAP编程而不涉及EAP编程。

异步编程是什么

异步关键字

作为C#5.0中新增的重量级功能，异步功能是指程序在进行长时间操作完成后，需要继续执行的操作的一种方法，在编程过程中，会感觉这些异步代码和同步或者阻塞代码类似，但是实际上，编译器会将标识为异步的方法进行进一步的转换，是的代码可以实现真正的异步编程。它主要以两个关键字的形式功能大家使用：

async
await

以下以一个通过EF Core查询用户信息的代码片段，这个例子没有什么特殊的地方

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public Users GetUserInfo(string userId)
{
using (UserDbContext db = new UserDbContext())
    {
var user = db.Users.FirstOrDefault(p => p.UserId = userId);
return user;
    }
}

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接下来我们看看异步的实现代码

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public async Task<Users> GetUserInfoAsync(string userId)
{
using (UserDbContext db = new UserDbContext())
    {
var user = await db.Users.FirstOrDefaultAsync(p => p.UserId = userId);
return user;
    }
}

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以上两段代码看起来非常的类似，但是仔细看却有明显的不同。异步方法上多了一个async的标识，同时返回值User，被标识成了Task<Users>，同时在进行数据库查询的时候，使用到了await。这里提前说一下await关键字，当编译器看到await关键字的时候，会截断方法，便于线程调度。简单点说，就是当调用线程运行到FirstOrDefaultAsync时，查询开始，但不是在当前线程，在新的线程里面，我们查询完数据库后，根据需要做进一步处理，比如，如果原线程UI线程，它将返回以继续处理用户的其他操作(这里非常类似回调方式)，否则的话，这个线程就直接被释放了。这段可能比较抽象，会在之后的系列里进一步讲解。

为了更好的进行异步编程，我们需要在方法签名后面追加Async，这是一种异步编程的规约，也希望大家遵守。

虽然异步编程对系统以及用户的体验非常的有帮助，但如果对异步编程不甚了解，可能会发生一些令人感到诡异的问题，而且这些问题可能通过debug方式也很难得到解决。

异步执行流程

1、想象一下，在现实世界中，一个顾客到电脑专卖店买东西，就是那种拿了就走的场景。如果店铺只有一个人，在与顾客1没有结算完成之前，对顾客2的请求，只能暂时放置一下。相信大家在现实世界中，肯定会遇到类似的情况，心情可能也很不爽，如果不是很迫切，可能是再看看，换一家店，如果比较着急，就会一直催，然后也不一定会有回应。

如下图所示

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2、有一天，老板请了几个伙计帮忙搬电脑，在顾客1没有结算完成之前，老板就可以接住顾客2的需求，并通过信息系统或者大吼一嗓子的方式，让电脑准备顾客2的电脑。同时，电脑把顾客1的电脑搬到前台，由老板去跟顾客结算，整个的流程就显得体验度很高，顾客也不会被忽略，卖出去的东西也多了很多，不过等待还是要等的。

如下图所示

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写在后面

本文主要介绍了异步编程的基础，通过以上介绍，我们知道要创建一个异步函数，首先需要用async去修饰一个方法，同时返回值类型必须是Task或者Task<T>，当然在使用UI控制器时间处理的时候是可以使用async void的。在方法内部，需要使用await关键字。异步函数会被编译器编译成复杂的程序结构，可以视其为一种状态机。不过需要提醒的是，如果不需要编写异步函数，那就用同步。

虽然异步编程已经变得非常简单，但是大家同样需要了解异步编程背后的理念以及原理，这有助于我们编写高性能高扩展的应用程序。

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