常见的异步方式async 和 await

Posted 2020-12-30 nobel

之前研究过c#的async和await关键字，幕后干了什么，但是不知道为什么找不到相关资料了。现在重新研究一遍，顺便记录下来，方便以后查阅。

基础知识

async 关键字标注一个方法，该方法返回值是一个Task、或者Task<TResult>、void、包含GetAwaiter方法的类型。该方法通常包含一个await表达式。该表达式标注一个点，将被某个异步方法回跳到该点。并且，当前函数执行到该点，将立刻返回控制权给调用方。

以上描述了async方法想干的事情，至于如何实现，这里就不涉猎了。

个人见解

由此可以知道，async 和await关键字主要目的是为了控制异步线程的同步，让一个异步过程，表现得好像同步过程一样。

比如async 方法分n个任务去下载网页并进行处理：先await下载，然后立刻返回调用方，之后的处理就由异步线程完成下载后调用。这时候调用方可以继续执行它的任务，不过，如果调用方立刻就需要async的结果，那么应该就只能等待，不过大多数情况：他暂时不需要这个结果，那么就可以并行处理这些代码。

可见，并行性体现在await 上，如果await 点和最终的数据结果距离越远，那么并行度就越高。如果await的点越多，相信也会改善并行性。

资料显示，async 和await 关键字并不会创建线程，这是很关键的一点。他们只是创建了一个返回点，提供给需要他的线程使用。那么线程究竟是谁创建？注意await 表达式的组成，他需要一个Task，一个Task并不代表一定要创建线程，也可以是另一个async方法，但是层层包裹最里面的方法，很可能就是一个原生的Task，比如await Task.Run(()=>Thread.Sleep(0)); ，这个真正产生线程的语句，就会根据前面那些await点，逐个回调。

从这点来看，async 方法，未必就是一个异步方法，他在语义上更加贴近“非阻塞”, 当遇到阻塞操作，立刻用await定点返回，至于其他更深一层的解决手段，它就不关心了。这是程序员需要关心的，程序员需要用真正的创建线程代码，来完成异步操作（当然这一步可由库程序员完成）。

注意async的几个返回值类型，这代表了不同的使用场景。如果是void，说明客户端不关心数据同步问题，它只需要线程的控制权立刻返回。可以用在ui 等场合，如果是Task，客户端也不关心数据，但是它希望能够控制异步线程，这可能是对任务执行顺序有一定的要求。当然，最常见的是Task<TResult>。

综上，async和await并不是为了多任务而设计的，如果追求高并发，应该在async函数内部用Task好好设计一番。在使用async 和await的时候，只需要按照非阻塞的思路去编写代码就可以了，至于幕后怎么处理就交给真正的多线程代码创建者吧。

示范代码

        static async Task RunTaskAsync(int step)
        {
            for(int i=0; i < step; i++)
            {
                await Task.Run(()=>Thread.Sleep(tmloop));//点是静态的，依次执行
                Thread.Sleep(tm2);
            }
            Thread.Sleep(tm3);
        }

//客户端
            Task tk= RunTaskAsync(step);
            Thread.Sleep(tm1);//这一段是并行的，取max（函数，代码段)最大时间
            tk.Wait( );//这里代表最终数据

为了达到高度并行，应该用真正的多线程代码：

        static async Task RunTaskByParallelAsync(int step)
        {
            await Task.Run(()=>Parallel.For(0,step,
                s=>{loop(tmloop);
                    loop(tm2);
                    }
            ));
            loop(tm3);
        }

并行编码方法

并行执行有几个方法，第一个是创建n个Task，一起启动。问题是怎么处理await点。每个task写一个await点是不行的，因为遇到第一个await就立刻返回，而不会开启所有任务并行执行。因此await不能随便放。那么如何为一组Task设定await点呢？可以通过Task.WhenAll 这个方法，他会等待一组Task执行完毕返回。

特定情况下，可以用Parallel.For 来开启一组任务，但是这个类并没有实现async模式，也就是它会阻塞当前线程，所以需要用一个Task来包裹它。

可见，非阻塞和并行不完全是一回事。