【C#复习总结】 Async 和 Await 的异步编程

谈到异步，必然要说下阻塞，在知乎上看到了网友举的例子非常省动，在这里我引用下。

怎样理解阻塞非阻塞与同步异步的区别？

老张爱喝茶，废话不说，煮开水。

出场人物：老张，水壶两把（普通水壶，简称水壶；会响的水壶，简称响水壶）。1 老张把水壶放到火上，立等水开。（同步阻塞）老张觉得自己有点傻

2 老张把水壶放到火上，去客厅看电视，时不时去厨房看看水开没有。（同步非阻塞）老张还是觉得自己有点傻，于是变高端了，买了把会响笛的那种水壶。水开之后，能大声发出嘀~~~~的噪音。

3 老张把响水壶放到火上，立等水开。（异步阻塞）老张觉得这样傻等意义不大4 老张把响水壶放到火上，去客厅看电视，水壶响之前不再去看它了，响了再去拿壶。（异步非阻塞）老张觉得自己聪明了。

所谓同步异步，只是对于水壶而言。

普通水壶，同步；响水壶，异步。

虽然都能干活，但响水壶可以在自己完工之后，提示老张水开了。这是普通水壶所不能及的。

同步只能让调用者去轮询自己（情况2中），造成老张效率的低下。

所谓阻塞非阻塞，仅仅对于老张而言。

立等的老张，阻塞；看电视的老张，非阻塞。

情况1和情况3中老张就是阻塞的，媳妇喊他都不知道。虽然3中响水壶是异步的，可对于立等的老张没有太大的意义。所以一般异步是配合非阻塞使用的，这样才能发挥异步的效用。

有了对异步的理解，接下来我们就进入主题，讲一下Async 和 Await 。

关于这个话题阻塞非阻塞与同步异步，请看这篇文章讲的挺详细的：20分钟读懂进程线程、同步异步、阻塞非阻塞、并发并行

1 含义

C# 5 引入使用 Async 和 Await 的异步编程，C# 中的 Async 和 Await 关键字是异步编程的核心。通过这两个关键字，可以使用 .NET Framework、.NET Core 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）。使用 async 关键字定义的方法简称为“异步方法”。

2 作用

异步对可能会被屏蔽的活动（如 Web 访问）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被屏蔽，整个应用必须等待。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。

下表显示了异步编程提高响应能力的典型区域。列出的 .NET 和 Windows 运行时 API 包含支持异步编程的方法。

应用程序区域	包含异步方法的 .NET 类型	包含异步方法的 Windows 运行时类型
Web 访问	HttpClient	SyndicationClient
使用文件	StreamWriter, StreamReader, XmlReader	StorageFile
使用图像		MediaCapture, BitmapEncoder, BitmapDecoder
WCF 编程	同步和异步操作

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。如果任何进程在同步应用程序中受阻，则所有进程都将受阻。你的应用程序停止响应，因此，你可能在其等待过程中认为它已经失败。

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。

3 用法及示例

C# 中的 Async 和 Await 关键字是异步编程的核心。通过这两个关键字，可以使用 .NET Framework、.NET Core 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）。使用 async 关键字定义的异步方法简称为“异步方法”。

代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;


// 添加Using指令
using System.Net.Http;

namespace async_await
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }
        /// <summary>
        /// 按钮
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private async void StartButton_Click_Click(object sender, EventArgs e)
        {
       
            int contentLength = await AccessTheWebAsync();

            resultsTextBox.Text +=
                String.Format("
Length of the downloaded string: {0}.
", contentLength);
        }    
        /// <summary>
        /// 签名要注意3点
        /// 1.必须要有异步修饰符async
        /// 2.返回类型必须是 Task 或者 是 Task<T>
        /// 3.方法结尾必须是 Async
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        async Task<int> AccessTheWebAsync()
        {
            //添加Http客户端声明引用
            HttpClient client = new HttpClient();

            //GetStringAsync返回一个字符串，如果不异步的话，此步可能浪费很长时间

            Task<string> getStringTask = client.GetStringAsync("http://msdn.microsoft.com");
 
            //做其他的事
            DoIndependentWork();

            /*等待操作员暂停访问AccessTheWebAsync ；直到GetStringAsync，才可以继续；与此同时，控制权返回给AccessTheWebAsync；
             * 当GetStringAsync 完成时，控制从此处继续  */
            string urlContents = await getStringTask;

            //返回长度
            return urlContents.Length;
        }

        void DoIndependentWork()
        {
            resultsTextBox.Text += "Working . . . . . . .
";
        }
    }
}

4 异步方法的运行机制

异步编程中最需弄清的是控制流是如何从方法移动到方法的。下图可引导你完成该过程。

5 关系图中的数值对应于以下步骤。

1 事件处理程序调用并等待 AccessTheWebAsync 异步方法。

2 AccessTheWebAsync 可创建 HttpClient 实例并调用 GetStringAsync 异步方法以下载网站内容作为字符串。

3 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止活动。为避免阻止资源，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 得出的最终结果的其他工作。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 已用完工作，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

说明：

如果 GetStringAsync在 AccessTheWebAsync 等待前完成，则控件会保留在 AccessTheWebAsync 中。如果异步调用过程 (getStringTask) 已完成，并且 AccessTheWebSync 不必等待最终结果，则挂起然后返回到 AccessTheWebAsync 将造成成本浪费。

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。

参考文献：【MSDN】【知乎】