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旧游无处不堪寻,无寻处,惟有少年心
C Sharp(十五)

这一篇,我们讲讲 C# 网络编程中比较重要的概念 —— 异步。

什么是异步

当程序启动时,系统就会在内存创建一个新进程。进程是构成程序的资源的集合,资源包括虚拟地址、文件句柄等。

在进程内部,系统还创建了称为线程的内核对象。也就是说一旦进程创建,系统就会在 Main 方法的第一行语句开始线程执行。

关于线程:

  • 默认情况下,一个进程只包含一个线程,从程序的开始一直执行到结束
  • 线程可以派生其他线程
  • 如果一个进程包含多个线程,他们将共享进程资源
  • 系统为处理器执行所规划的基本单元是线程而不是进程

在 C# 5.0 引入了一个非常好的特性 —— async/await。在 JavaScript 和即将到来的 Swift 5.0 中都存在引入了此特性,虽然实现的底层原理并不相同。
这个特性是 .Net 框架的一部分,但是没有嵌入 C# 中。

async/await

如果程序调用某个方法,等待其执行所有处理之后才继续执行,我们称这样的方法为同步方法。
相反的,异步方法就是在处理完成之前就返回到调用方法。我们使用 async/await 特性可以很方便的创建异步方法。
该特性有三部分组成:

  • 调用方法: 调用异步方法的方法,在异步方法执行任务时继续执行
  • 异步方法: 该方法异步执行其工作,然后立即返回到调用方法
  • await 表达式: 用于异步方法内,指明需要异步执行的任务,一个异步方法可以包含多个 await 表达式,如果一个都不包含,则该方法将同步执行,编译器会报警告

async 关键字是一个专门给编译器的提示,意思是该函数的实现可能会出现 await 表达式。

  • 在 Debug 模式下,对于 async 方法,生成一个 class 状态机
  • 在 Release 模式下,对于 async 方法,生成一个 struct 状态机

什么是异步方法

异步方法的特点:

  • 方法头包含 async 方法修饰符
  • 包含一个或多个 await 表达式表示异步完成的任务
  • 返回值只能是 void,Task 或 Task<T>
  • 异步方法参数不能有 out 或 ref 修饰
  • 按照约定,异步方法以 Async 结尾
  • Lambda 表达式也可以作为异步对象
  • 调用方法读取 Task 的 Result 属性获取 T 类型的值
  • 任何返回 Task<T> 的异步方法必须返回 T 类型的值

需要注意:

  • 不要使用 void 作为 async 方法的返回值类型,async 方法可以返回 void,仅限于编写事件处理程序,如果是普通方法没有返回值,需要返回 Task
  • 避免使用 Task.Wait 和 Task.Result 方法,可能会导致死锁
  • 当第一次遇到 await 表达式所返回的类型就是方法头的返回值类型,与 await 表达式的返回值类型没关系
  • 异步方法的 return 语句并没有真正返回值,而只是退出了

在调用方法同步等待任务

我们可能需要在调用方法中同步等待某个任务完成,Task<T> 实例提供了 Wait 方法,来等待某个特殊的 Task 完成。
还可以使用 Task 的静态方法 WaitAll 和 WaitAny 方法同步等待多个任务完成。参数为 Task[]。

在异步方法异步等待任务

我们可以使用 await 和 Task 的静态方法 WhenAll 和 WhenAny 方法异步等待多个任务完成。参数为 List<Task<T>>。

注意: async 和 await 都没有新开线程,新开线程是 Task.Run() 做的事情。如果自己编写异步方法,注意要自己编写 Task.Run()。