让我们再为C#异步编程Async正名

Posted 2021-04-13 DotNet

来源：坦荡

链接：cnblogs.com/tdws/p/6172207.html

写在前面 

　　

异步编程在处理并发方面被使用的越来越多，之所以说上面一句话，是为了区分多线程编程。各位司机都知道，实际上异步编程的核心目标正并发处理。可还是经常有一些让人感到很无奈的说法和问题，比如说，异步编程能提高应用性能吗？他能缩短我处理任务的时间吗？他阻塞线程吗？如果不阻塞线程，断点为什么不继续向下执行，我的哥!线程释放到哪儿去了？我都读书少你别骗我，线程都释放了程序怎么运行？前台我用了Ajax,后台使用Async有必要吗？也许如果作为司机的你看到最后一个问题，你只好摊手┑(￣Д ￣)┍。

多线程场景理解

也许在某些时刻，你想提高应用程序执行速度，尽快拿到一个结果。这个时候，应该选择的绝对不是Async和Task。打个比方说，你和你老婆周末去超市购物，刚一进超市门你发现结账的每条队伍都几十人，于是你用到了多线程，你去排队，一个人一个人的往前走，你老婆在另一头抓紧购物，在你快走到收银台的时候，你老婆来把购物车推给了你，于是你们直接结账回家。虽然这种行为很不文明，但这就是多线程，和异步编程一点关系都没有。

异步编程场景理解

那异步编程是什么情况，能解决什么问题呢？你和你老婆开了一家面包店，在初期只有你俩为顾客服务。没想到新店开张这么火，每分钟来一个顾客，而烤好一份面包需要两分钟。每来一位顾客你都拿着一片面包去后厨烤箱烤，并且你要和你老婆要花两分钟来等各自的烤箱完成任务。可是你等待的这两分钟，又来了两位顾客，着这样的速度下去，根本不能满足顾客们的需求呀！你已经发现你和你老婆的问题了：那就是你和你老婆这两条线程，都被烤箱花费的时间阻塞了！

你和你老婆为了解决阻塞的问题，又买了两台烤箱，并且为了避免新进顾客没人服务，每当你把面包送进烤箱后,标记其属于哪位顾客后立即返回，准备接待新的顾客，再有顾客光临，立马接待，并将新的面包送进另一个烤箱并标记，并立即返回等待为其他人服务。在面包烤好后，烤箱会以“叮”一声，注意在这一信号到达后，并不是一定要你去后厨烤箱取面包，而是你和你老婆谁不忙谁去取。这样处理后，高并发的顾客量，对你来说就显得得心应手了。你和你老婆做为两条线程，可以不断地以非阻塞的形式（不等烤箱），返回到顾客面前。但是需要注意的是不阻塞的概念，他不是让你的程序继续向下执行。就烤面包而言你的一个烤面包方法是这样的：

1.送入面包到烤箱 2.烤箱处理面包并给你结果 3.拿到面包送到顾客。所以说“不阻塞”的概念，不能让你直接做到第三步。在不阻塞期间，是没有线程在你的这个方法中的，这个方法还是要按照时间等待，等待在未来某个时刻的信号唤醒你或者你老婆，此时该方法恢复执行。所以说程序执行的时间依然不变，得到优化的是处理并发的能力，你店里（服务器）的吞吐量。

看着代码理解

异步编程应当被适用于IO密集型场景，非CPU计算密集场景。大家知道线程受CPU调度，如果你是四核CPU，那么在你的线程池中，拥有四个线程，进程每个虚拟CPU分配一个线程的时候，性能表现会最棒。既能高效运用CPU，又不用来回切换上下文损耗性能。你想想，CPU密集的场景中，CPU就是要占用你的线程，在这个时候异步编程没有任何用处。

然而在IO场景中，文件IO由win32用户模式的API到windows内核模式，在内核模式中操作磁盘驱动程序。这期间，你的线程阻塞在驱动程序的响应中。

而异步编程中，你的操作通知到磁盘驱动程序后，线程立即返回而非等待，在将来的某个时刻，驱动程序处理结束，处理结果放入CLR线程池队列中，恢复状态机，线程池中任意线程取出结果，方法继续向下执行。在网络IO中也是如此，只不过驱动程序变成了网络驱动程序。请看如下代码：

public static async Task<string> DoSomeAsync()

{

            using (var client = new HttpClient())

            {

                var result = await client.GetAsync(

                    "http://stackoverflow.com/questions/37991851/jenkins-configure-page-not-loading-version1-651-3-chrome-browser")

                    .Result.Content.ReadAsStringAsync();

                Console.WriteLine(result);

                //做一些其他操作

                var res = 1 + 1;

                //----------------

                return "";

            }

        }

在编译的时候，DosomeAsync会被编译成一个状态机方法，状态机是什么先别管，你可以把它当成一个黑盒子。在遇到GetAsync的时候，在DoSomeAsync中返回一个Task任务对象，并由await在Task对象上传递用于恢复状态机的方法，相当于调用了ContinueWith().这个方法顾名思义，以xxx继续。

然后线程从DoSomeAsync中返回。返回后干嘛去了？该线程可以去处理其他事情了。在将来某一时刻，服务器向我们发送了一个相应，网络驱动程序得知请求完毕，恢复该方法继续执行剩下的其他代码。配一张乱糟糟的图

 

 额外的好处

 在GC的垃圾清理执行过程中，应用程序的所有线程都会被挂起，使用异步编程意味着在相同的并发量下，你可以使用更少的线程来完成处理，额外带来的好处就是，所需要清理的线程是更少的。还有一点就是，所使用的线程少了，CPU线程切换也变得更少。

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