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[ASP.net教程][C#] 异步编程


剖析异步方法

  这是上篇《开始接触 async/await 异步编程》(入门)的第二章内容,主要是深入了解异步方法,建议大家先看入门篇,很短。

  本文要求了解委托的使用。

 

目录

 

介绍异步方法

     异步方法:在执行完成前立即返回调用方法,在调用方法继续执行的过程中完成任务。
     语法分析:
     (1)关键字:方法头使用 async 修饰。
     (2)要求:包含 N(N>0) 个 await 表达式,表示需要异步执行的任务。
     (3)返回类型:只能返回 3 种类型(void、Task 和 Task<T>)。Task 和 Task<T> 标识返回的对象会在将来完成工作,表示调用方法和异步方法可以继续执行。
     (4)参数:数量不限。但不能使用 out 和 ref 关键字。
     (5)命名约定:方法后缀名应以 Async 结尾。
     (6)其它:匿名方法和 Lambda 表达式也可以作为异步对象;async 是一个上下文关键字;关键字 async 必须在返回类型前。
 
图1 异步方法的简单结构图

  关于 async 关键字:

  ①在返回类型之前包含 async 关键字

  ②它只是标识该方法包含一个或多个 await 表达式,即,它本身不创建异步操作。

  ③它是上下文关键字,即可作为变量名。

 

  现在先来着重分析一下这三种返回值类型:void、Task 和 Task<T>

  (1)Task<T>:调用方法要从调用中获取一个 T 类型的值,异步方法的返回类型就必须是Task<T>。调用方法从 Task 的 Result 属性获取的就是 T 类型的值。

 1     private static void Main(string[] args) 2     { 3       Task<int> t = Calculator.AddAsync(1, 2); 4  5       //一直在干活 6  7       Console.WriteLine($"result: {t.Result}"); 8  9       Console.Read();10     }

Program.cs
 1   internal class Calculator 2   { 3     private static int Add(int n, int m) 4     { 5       return n + m; 6     } 7  8     public static async Task<int> AddAsync(int n, int m) 9     {10       int val = await Task.Run(() => Add(n, m));11 12       return val;13     }14   }

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图2

图3

 

  (2)Task:调用方法不需要从异步方法中取返回值,但是希望检查异步方法的状态,那么可以选择可以返回 Task 类型的对象。不过,就算异步方法中包含 return 语句,也不会返回任何东西。

 1     private static void Main(string[] args) 2     { 3       Task t = Calculator.AddAsync(1, 2); 4  5       //一直在干活 6  7       t.Wait(); 8       Console.WriteLine("AddAsync 方法执行完成"); 9 10       Console.Read();11     }

Program.cs
 1   internal class Calculator 2   { 3     private static int Add(int n, int m) 4     { 5       return n + m; 6     } 7  8     public static async Task AddAsync(int n, int m) 9     {10       int val = await Task.Run(() => Add(n, m));11       Console.WriteLine($"Result: {val}");12     }13   }

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图4

图5

     

  (3)void:调用方法执行异步方法,但又不需要做进一步的交互。 

 1     private static void Main(string[] args) 2     { 3       Calculator.AddAsync(1, 2); 4  5       //一直在干活 6  7       Thread.Sleep(1000); //挂起1秒钟 8       Console.WriteLine("AddAsync 方法执行完成"); 9 10       Console.Read();11     }

Program.cs
 1   internal class Calculator 2   { 3     private static int Add(int n, int m) 4     { 5       return n + m; 6     } 7  8     public static async void AddAsync(int n, int m) 9     {10       int val = await Task.Run(() => Add(n, m));11       Console.WriteLine($"Result: {val}");12     }13   }

Calculator.cs

图6

图7

 


一、控制流

     异步方法的结构可拆分成三个不同的区域:
     (1)表达式之前的部分:从方法头到第一个 await 表达式之间的所有代码。
     (2)await 表达式:将被异步执行的代码。
     (3)表达式之后的部分:await 表达式的后续部分。
 
  图1-1
 
  该异步方法执行流程:从await表达式之前的地方开始,同步执行到第一个 await,标识着第一部分执行结束,一般来说此时 await 工作还没完成。当await 任务完成后,该方法将继续同步执行后续部分。在执行的后续部分中,如果依然存在 await,就重复上述过程。
  当到达 await 表达式时,线程将从异步方法返回到调用方法。如果异步方法的返回类型为 Task 或 Task<T>,会创建一个 Task 对象,标识需要异步完成的任务,然后将 Task 返回来调用方法。
 

  图1-2
  异步方法的控制流:
  ①异步执行 await 表达式的空闲任务。
  ②await 表达式执行完成,继续执行后续部分。如再遇到 await 表达式,按相同情况进行处理。
  ③到达末尾或遇到 return 语句时,根据返回类型可以分三种情况:
    a. void:退出控制流。
    b.Task:设置 Task 的属性并退出。
    c.Task<T>:设置 Task 的属性和返回值(Result 属性)并退出。
  ④同时,调用方法将继续执行,从异步方法获取 Task 对象。需要值的时候,会暂停等到 Task 对象的 Result 属性被赋值才会继续执行。
 
  【难点】
  ①第一次遇到 await 所返回对象的类型。这个返回类型就是同步方法头的返回类型,跟await表达式的返回值没有关系。
  ②到达异步方法的末尾或遇到return 语句,它并没有真正的返回一个值,而是退出了该方法。
 

二、await 表达式

   await 表达式指定了一个异步执行的任务。默认情况,该任务在当前线程异步执行。

  每一个任务就是一个 awaitable 类的实例。awaitable 类型指包含 GetAwaiter() 方法的类型。

  实际上,你并不需要构建自己的 awaitable,一般只需要使用 Task 类,它就是 awaitable。

  最简单的方式是在方法中使用 Task.Run() 来创建一个 Task。【注意】它是在不同的线程上运行你的方法。

 

  下面我们来看看示例。

 1   internal class Program 2   { 3     private static void Main(string[] args) 4     { 5       var t = Do.GetGuidAsync(); 6       t.Wait(); 7  8       Console.Read(); 9     }10 11 12     private class Do13     {14       /// <summary>15       /// 获取 Guid16       /// </summary>17       /// <returns></returns>18       private static Guid GetGuid()  //与Func<Guid> 兼容19       {20         return Guid.NewGuid();21       }22 23       /// <summary>24       /// 异步获取 Guid25       /// </summary>26       /// <returns></returns>27       public static async Task GetGuidAsync()28       {29         var myFunc = new Func<Guid>(GetGuid);30         var t1 = await Task.Run(myFunc);31 32         var t2 = await Task.Run(new Func<Guid>(GetGuid));33 34         var t3 = await Task.Run(() => GetGuid());35 36         var t4 = await Task.Run(() => Guid.NewGuid());37 38         Console.WriteLine($"t1: {t1}");39         Console.WriteLine($"t2: {t2}");40         Console.WriteLine($"t3: {t3}");41         Console.WriteLine($"t4: {t4}");42       }43     }44   }

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图2-1

图2-2

   上面 4 个 Task.Run() 都是采用了 Task Run(Func<TReturn> func) 形式。

 

  Task.Run() 支持 4 中不同的委托类型所表示的方法:Action、Func<TResult>、Func<Task> 和 Func<Task<TResult>>

 1   internal class Program 2   { 3     private static void Main(string[] args) 4     { 5       var t = Do.GetGuidAsync(); 6       t.Wait(); 7  8       Console.Read(); 9     }10 11     private class Do12     {13       public static async Task GetGuidAsync()14       {15         await Task.Run(() => { Console.WriteLine(Guid.NewGuid()); });  //Action16 17         Console.WriteLine(await Task.Run(() => Guid.NewGuid()));  //Func<TResult>18 19         await Task.Run(() => Task.Run(() => { Console.WriteLine(Guid.NewGuid()); }));  //Func<Task>20 21         Console.WriteLine(await Task.Run(() => Task.Run(() => Guid.NewGuid())));  //Func<Task<TResult>>22       }23     }24   }

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三、取消异步操作

 

四、异常处理

 

五、在调用方法中同步地等待任务

 

六、在异步方法中异步地等待任务

 

七、Task.Delay 方法

 

小结

 

--这是Alpha版本--