async和await实例分析

本文小编为大家详细介绍“async和await实例分析”，内容详细，步骤清晰，细节处理妥当，希望这篇“async和await实例分析”文章能帮助大家解决疑惑，下面跟着小编的思路慢慢深入，一起来学习新知识吧。

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创建

static void Main(){      new Thread(Go).Start();  // .NET 1.0开始就有的       Task.Factory.StartNew(Go); // .NET 4.0 引入了 TPL      Task.Run(new Action(Go)); // .NET 4.5 新增了一个Run的方法  }   public static void Go(){      Console.WriteLine("我是另一个线程");  }

这里面需要注意的是，创建Thread的实例之后，需要手动调用它的Start方法将其启动。但是对于Task来说，StartNew和Run的同时，既会创建新的线程，并且会立即启动它。

线程池 

线程的创建是比较占用资源的一件事情，.NET 为我们提供了线程池来帮助我们创建和管理线程。Task是默认会直接使用线程池，但是Thread不会。如果我们不使用Task，又想用线程池的话，可以使用ThreadPool类。

static void Main() {      Console.WriteLine("我是主线程：Thread Id {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);      ThreadPool.QueueUserWorkItem(Go);         Console.ReadLine();  }     public static void Go(object data) {      Console.WriteLine("我是另一个线程:Thread Id {0}",Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);  }

async和await实例分析

传入参数

static void Main() {      new Thread(Go).Start("arg1"); // 没有匿名委托之前，我们只能这样传入一个object的参数         new Thread(delegate(){  // 有了匿名委托之后...          GoGoGo("arg1", "arg2", "arg3");      });         new Thread(() => {  // 当然,还有 Lambada          GoGoGo("arg1","arg2","arg3");      }).Start();         Task.Run(() =>{  // Task能这么灵活，也是因为有了Lambda呀。          GoGoGo("arg1", "arg2", "arg3");      });  }     public static void Go(object name){      // TODO  }     public static void GoGoGo(string arg1, string arg2, string arg3){      // TODO  }

返回值

Thead是不能返回值的，但是作为更高级的Task当然要弥补一下这个功能。

static void Main() {      // GetDayOfThisWeek 运行在另外一个线程中      var dayName = Task.Run(() => { return GetDayOfThisWeek(); });      Console.WriteLine("今天是：{0}",dayName.Result);  }

共享数据

上面说了参数和返回值，我们来看一下线程之间共享数据的问题。

private static bool _isDone = false;      static void Main(){      new Thread(Done).Start();      new Thread(Done).Start();  }     static void Done(){      if (!_isDone) {          _isDone = true; // 第二个线程来的时候，就不会再执行了(也不是绝对的，取决于计算机的CPU数量以及当时的运行情况)          Console.WriteLine("Done");      }  }

async和await实例分析

线程之间可以通过static变量来共享数据。

线程安全

我们先把上面的代码小小的调整一下，就知道什么是线程安全了。我们把Done方法中的两句话对换了一下位置 。

private static bool _isDone = false;      static void Main(){      new Thread(Done).Start();      new Thread(Done).Start();      Console.ReadLine();  }     static void Done(){      if (!_isDone) {         Console.WriteLine("Done"); // 猜猜这里面会被执行几次？          _isDone = true;       }  }

async和await实例分析

上面这种情况不会一直发生，但是如果你运气好的话，就会中奖了。因为***个线程还没有来得及把_isDone设置成true，第二个线程就进来了，而这不是我们想要的结果，在多个线程下，结果不是我们的预期结果，这就是线程不安全。

锁

要解决上面遇到的问题，我们就要用到锁。锁的类型有独占锁，互斥锁，以及读写锁等，我们这里就简单演示一下独占锁。

private static bool _isDone = false;  private static object _lock = new object();  static void Main(){      new Thread(Done).Start();      new Thread(Done).Start();      Console.ReadLine();  }     static void Done(){      lock (_lock){          if (!_isDone){              Console.WriteLine("Done"); // 猜猜这里面会被执行几次？              _isDone = true;          }      }  }

再我们加上锁之后，被锁住的代码在同一个时间内只允许一个线程访问，其它的线程会被阻塞，只有等到这个锁被释放之后其它的线程才能执行被锁住的代码。

Semaphore 信号量

我实在不知道这个单词应该怎么翻译，从官方的解释来看，我们可以这样理解。它可以控制对某一段代码或者对某个资源访问的线程的数量，超过这个数量之后，其它的线程就得等待，只有等现在有线程释放了之后，下面的线程才能访问。这个跟锁有相似的功能，只不过不是独占的，它允许一定数量的线程同时访问。

static SemaphoreSlim _sem = new SemaphoreSlim(3);    // 我们限制能同时访问的线程数量是3  static void Main(){      for (int i = 1; i <= 5; i++) new Thread(Enter).Start(i);      Console.ReadLine();  }     static void Enter(object id){      Console.WriteLine(id + " 开始排队...");      _sem.Wait();      Console.WriteLine(id + " 开始执行！");                Thread.Sleep(1000 * (int)id);                     Console.WriteLine(id + " 执行完毕，离开！");            _sem.Release();  }

async和await实例分析

在最开始的时候，前3个排队之后就立即进入执行，但是4和5，只有等到有线程退出之后才可以执行。

异常处理

其它线程的异常，主线程可以捕获到么？

public static void Main(){      try{          new Thread(Go).Start();      }      catch (Exception ex){          // 其它线程里面的异常，我们这里面是捕获不到的。          Console.WriteLine("Exception!");      }  }  static void Go() { throw null; }

那么升级了的Task呢？

public static void Main(){      try{          var task = Task.Run(() => { Go(); });          task.Wait();  // 在调用了这句话之后，主线程才能捕获task里面的异常             // 对于有返回值的Task, 我们接收了它的返回值就不需要再调用Wait方法了          // GetName 里面的异常我们也可以捕获到          var task2 = Task.Run(() => { return GetName(); });          var name = task2.Result;      }      catch (Exception ex){          Console.WriteLine("Exception!");      }  }  static void Go() { throw null; }  static string GetName() { throw null; }
一个小例子认识async & await
static void Main(string[] args){      Test(); // 这个方法其实是多余的, 本来可以直接写下面的方法      // await GetName()        // 但是由于控制台的入口方法不支持async,所有我们在入口方法里面不能 用 await                     Console.WriteLine("Current Thread Id :{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);  }     static async Task Test(){      // 方法打上async关键字，就可以用await调用同样打上async的方法      // await 后面的方法将在另外一个线程中执行      await GetName();  }     static async Task GetName(){      // Delay 方法来自于.net 4.5      await Task.Delay(1000);  // 返回值前面加 async 之后，方法里面就可以用await了      Console.WriteLine("Current Thread Id :{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);      Console.WriteLine("In antoher thread.....");  }

async和await实例分析

await 的原形

await后的的执行顺序 

async和await实例分析

感谢 locus的指正， await 之后不会开启新的线程(await 从来不会开启新的线程)，所以上面的图是有一点问题的。

await 不会开启新的线程，当前线程会一直往下走直到遇到真正的Async方法（比如说HttpClient.GetStringAsync），这个方法的内部会用Task.Run或者Task.Factory.StartNew 去开启线程。也就是如果方法不是.NET为我们提供的Async方法，我们需要自己创建Task，才会真正的去创建线程。

static void Main(string[] args)  {      Console.WriteLine("Main Thread Id: {0}\r\n", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);      Test();      Console.ReadLine();  }     static async Task Test()  {      Console.WriteLine("Before calling GetName, Thread Id: {0}\r\n", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);      var name = GetName();   //我们这里没有用 await,所以下面的代码可以继续执行      // 但是如果上面是 await GetName()，下面的代码就不会立即执行，输出结果就不一样了。      Console.WriteLine("End calling GetName.\r\n");      Console.WriteLine("Get result from GetName: {0}", await name);  }     static async Task GetName()  {      // 这里还是主线程      Console.WriteLine("Before calling Task.Run, current thread Id is: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);      return await Task.Run(() =>      {          Thread.Sleep(1000);          Console.WriteLine("'GetName' Thread Id: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);          return "Jesse";      });  }

async和await实例分析

我们再来看一下那张图：

async和await实例分析

  1. 进入主线程开始执行

  2. 调用async方法，返回一个Task，注意这个时候另外一个线程已经开始运行，也就是GetName里面的 Task已经开始工作了

  3. 主线程继续往下走

  4. 第3步和第4步是同时进行的，主线程并没有挂起等待

  5. 如果另一个线程已经执行完毕，name.IsCompleted=true，主线程仍然不用挂起，直接拿结果就可以了。如果另一个线程还同有执行完毕, name.IsCompleted=false，那么主线程会挂起等待，直到返回结果为止。

只有async方法在调用前才能加await么？

static void Main(){      Test();      Console.ReadLine();  }     static async void Test(){      Task task = Task.Run(() =>{          Thread.Sleep(5000);          return "Hello World";      });      string str = await task;  //5 秒之后才会执行这里      Console.WriteLine(str);  }

答案很明显：await并不是针对于async的方法，而是针对async方法所返回给我们的Task，这也是为什么所有的async方法都必须返回给我们Task。所以我们同样可以在Task前面也加上await关键字，这样做实际上是告诉编译器我需要等这个Task的返回值或者等这个Task执行完毕之后才能继续往下走。

不用await关键字，如何确认Task执行完毕了？

static void Main(){      var task = Task.Run(() =>{          return GetName();      });         task.GetAwaiter().OnCompleted(() =>{          // 2 秒之后才会执行这里          var name = task.Result;          Console.WriteLine("My name is: " + name);      });         Console.WriteLine("主线程执行完毕");      Console.ReadLine();  }     static string GetName(){      Console.WriteLine("另外一个线程在获取名称");      Thread.Sleep(2000);      return "Jesse";  }

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Task.GetAwaiter()和await Task 的区别？

async和await实例分析

  • 加上await关键字之后，后面的代码会被挂起等待，直到task执行完毕有返回值的时候才会继续向下执行，这一段时间主线程会处于挂起状态。

  • GetAwaiter方法会返回一个awaitable的对象（继承了INotifyCompletion.OnCompleted方法）我们只是传递了一个委托进去，等task完成了就会执行这个委托，但是并不会影响主线程，下面的代码会立即执行。这也是为什么我们结果里面***句话会是 “主线程执行完毕”！

Task如何让主线程挂起等待？

上面的右边是属于没有挂起主线程的情况，和我们的await仍然有一点差别，那么在获取Task的结果前如何挂起主线程呢？

static void Main(){      var task = Task.Run(() =>{          return GetName();      });         var name = task.GetAwaiter().GetResult();      Console.WriteLine("My name is:{0}",name);         Console.WriteLine("主线程执行完毕");      Console.ReadLine();  }     static string GetName(){      Console.WriteLine("另外一个线程在获取名称");      Thread.Sleep(2000);      return "Jesse";  }

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Task.GetAwait()方法会给我们返回一个awaitable的对象，通过调用这个对象的GetResult方法就会挂起主线程，当然也不是所有的情况都会挂起。还记得我们Task的特性么？ 在一开始的时候就启动了另一个线程去执行这个Task，当我们调用它的结果的时候如果这个Task已经执行完毕，主线程是不用等待可以直接拿其结果的，如果没有执行完毕那主线程就得挂起等待了。

await 实质是在调用awaitable对象的GetResult方法

static async Task Test(){      Task task = Task.Run(() =>{          Console.WriteLine("另一个线程在运行！");  // 这句话只会被执行一次          Thread.Sleep(2000);          return "Hello World";      });         // 这里主线程会挂起等待，直到task执行完毕我们拿到返回结果      var result = task.GetAwaiter().GetResult();        // 这里不会挂起等待，因为task已经执行完了，我们可以直接拿到结果      var result2 = await task;           Console.WriteLine(str);  }

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读到这里，这篇“async和await实例分析”文章已经介绍完毕，想要掌握这篇文章的知识点还需要大家自己动手实践使用过才能领会，如果想了解更多相关内容的文章，欢迎关注创新互联行业资讯频道。


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