async 與 await異步編程活用基礎

時間  2019-11-20
標籤 async await 異步 編程 活用 基礎 欄目 Java 简体版
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【本文轉自：http://www.cnblogs.com/x-xk/archive/2013/06/05/3118005.html  做者：肅】html

很久沒寫博客了，時隔5個月，奉上一篇精心準備的文章，但願你們能有所收穫，對async 和 await 的理解有更深一層的理解。程序員

async 和 await 有你不知道的祕密，微軟會告訴你嗎？編程

我用我本身的例子，去一步步詮釋這個技術，看下去，你絕對會有收穫。（漸進描述方式，願適應全部層次的程序員）框架

從零開始， 控制檯 Hello World：異步

什麼？開玩笑吧？拿異步作Hello World？？async

下面這個例子，輸出什麼？猜猜？異步編程

複製代碼 
 1 static  void Main(string[] args) 
 2  {
 3 
 4      Task t = example1(); 
 5  } 
 6 
 7 static async  Task DoWork() 
 8 {
 9 
10   Console.WriteLine("Hello World!"); 
11   for (int i = 0; i < 3; i++) 
12   { 
13      Console.WriteLine("Working..{0}",i); 
14      await  Task.Delay(1000);//之前咱們用Thread.Sleep(1000)，這是它的替代方式。 
15   } 
16 } 
17 static async Task example1() 
18 { 
19     await DoWork(); 
20     Console.WriteLine("First async Run End"); 
21 }
複製代碼

 

先不要看結果，來了解了解關鍵字吧，你肯定你對async 和await瞭解？性能

async 其實就是一個標記，標記這個方法是異步方法。測試

當方法被標記爲一個異步方法時，那麼其方法中必需要使用await關鍵字。spa

重點在await，看字面意思是等待，等待方法執行完成。

它至關複雜，因此要細細講述：

當編譯器看到await關鍵字後，其後的方法都會被轉移到一個單獨的方法中去獨立運行。獨立運行？

是否是啓動了另外一個線程？

嗯。有這個想法的同窗，很不錯。就是這個答案。

咱們來看看執行順序。來驗證一下個人這個說法，加深你們對await的理解。

首先從入口example1 進入：

——>遇見await Dowork()

——>此時主線程返回

——>進入DoWork

——>輸出「Hello World！」

——>遇見await 關鍵字

——>獨立執行線程返回

——>運行結束 
咱們看到3個輸出語句，按照個人說法，最終會出幾個？猜猜，動手驗證答案，每每是最實在的，大部分程序都不會騙咱們。若是對Task有不熟悉的，能夠參看本人博客先前寫Task的部分

1程序員就是喜歡折騰，明明一句話能搞定的 恰恰寫這麼多行。

 

咱們如今看到的就是，程序進入一個又一個方法後，輸出個Hello World 就沒了，沒有結束，沒有跳出。由於是異步，因此咱們看不到後續的程序運行了。

 

 

我爲何要用控制檯來演示這個程序？

這個疑問，讓我作了下面的例子測試，一個深層次的問題，看不懂跳過沒有絲毫影響。

分析一下這個例子：

複製代碼 
 1 static  void Main(string[] args) 
 2 { 
 3      example2(); 
 4 }
 5 
 6 static async void example2() 
 7 { 
 8     await DoWork(); 
 9     Console.WriteLine("First async Run End"); 
10 }
11 
12 static async  Task DoWork() 
13     { 
14         Console.WriteLine("Hello World!"); 
15         for (int i = 0; i < 3; i++) 
16         { 
17             await  Task.Delay(1000); 
18             Console.WriteLine("Working..{0}",i); 
19         } 
20     }
複製代碼

 

運行絲毫問題，結果依舊是「Hello World 」，彷佛更簡單了。

注意，細節來了，example2 是void，Mani也是void，這個相同點，彷佛讓咱們能夠這麼作：

 

複製代碼 
 1        static async void Main(string[] args)//給main加個 async 
 2        { 
 3            await DoWork(); 
 4        } 
 5      static async  Task DoWork() 
 6        { 
 7            Console.WriteLine("Hello World!"); 
 8            for (int i = 0; i < 3; i++) 
 9            { 
10               await  Task.Delay(1000); 
11                Console.WriteLine("Working..{0}",i); 
12            } 
13        }
複製代碼

 

 


程序寫出，編譯器沒有錯誤，運行->

2

　　一個異步方法調用後將返回到它以前，它必須是完整的，而且線程依舊是活着的。

　　而main正由於是控制檯程序的入口，是主要的返回操做系統線程,因此編譯器會提示入口點不能用async。

下面這種事件，我想你們不會陌生吧？WPF彷佛都用這種異步事件寫法：

1 private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
2 {
3 
4   //….
5 
6 }

 

以此列Main入口，類推在ASP.NET 的 Page_Load上也不要加async，由於異步Load事件內的其餘異步都會一塊兒執行，死鎖？ 還有比這更煩人的事嗎？winfrom WPF的Load事件目前沒有測試過，如今的事件都有異步async了，胡亂用，錯了你都不知道找誰。

好小細節提點到了，這個牽出的問題也就解決了。

 

 

有心急的同窗可能就納悶了，第一個例子，怎麼才能看到先前的輸出啊？

別急加上這句：

1        static  void Main(string[] args) 
2        { 
3            Task t = example1();   
4 
5            t.Wait();//add 
6        }

 

輸出窗口就能夠看到屏幕跳動連續輸出了、、、

入門示例已經介紹完了，來細細品味一下下面的知識吧。

 

 

 Async使用基礎總結

 

到此Async介紹了三種可能的返回類型：Task，Task<T>和void。

可是async方法的固有返回類型只有Task和Task<T>,因此儘可能避免使用async void。

並非說它沒用，存在即有用，async void用於支持異步事件處理程序，什麼意思？(好比我例子裏面那些無聊的輸出呀..)或者就如上述提到的：

複製代碼 
1 private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
2 
3 {
4 
5 //….
6 
7 }
複製代碼

有興趣的同窗能夠去找找（async void怎麼支持異步事件處理程序）

 

 

 異常處理介紹

　　async void 的方法具備不一樣的錯誤處理語義，由於在Task和Task<T>方法引起異常時，會捕獲異常並將其置於Task對象上，方便咱們查看錯誤信息，而async void，沒有Task對象，沒有對象直接致使異常都會直接在SynchronizationContext上引起(SynchronizationContext是async 和 await的實現底層哦)既然提到了SynchronizationContext，那麼我在這說一句：

SynchronizationContext 對任何編程人員來講都是有益的。

不管是什麼平臺（ASP.NET、Windows 窗體、Windows Presentation Foundation (WPF)、Silverlight 或其餘），全部 .NET 程序都包含 SynchronizationContext 概念。（建議好學的同窗去找找）

 

扯遠了，回到以前談到的 async void 和 Task 異常，看看兩種異常的結果，看看測試用例。

首先是 async void：

複製代碼 
 1        static  void Main(string[] args) 
 2        { 
 3            AsyncVoidException(); 
 4        } 
 5        static async void ThrowExceptionAsync() 
 6        { 
 7            throw new OutOfMemoryException(); 
 8        } 
 9        static void AsyncVoidException() 
10        { 
11            try 
12            { 
13                ThrowExceptionAsync(); 
14            } 
15            catch (Exception) 
16            {
17 
18                throw; 
19            } 
20        }
複製代碼

 

沒有絲毫異常拋出，我先前說了，它會直接在SynchronizationContext拋出，可是執行異步的時候，它絲絕不管有沒有異常，執行線程直接返回，異常直接被吞，因此根本沒法捕獲async void 的異常。我就不上圖了，偷懶了。。

再看看async Task測試用例：

複製代碼 
 1        static  void Main(string[] args) 
 2        { 
 3            AsyncVoidException(); 
 4        } 
 5        static async Task ThrowExceptionAsync() 
 6        { 
 7            await Task.Delay(1000); 
 8            throw new OutOfMemoryException(); 
 9        } 
10        static void AsyncVoidException() 
11        { 
12            try 
13            { 
14               Task t = ThrowExceptionAsync(); 
15               t.Wait(); 
16            } 
17            catch (Exception) 
18            {
19 
20                throw; 
21            } 
22        }
複製代碼

 

預料之中啊：

4

經過比較，你們不難看出哪一個實用哪一個不實用。

對於async void 我還要閒扯一些缺點，讓你們認識到，用這個的確要有紮實的根底。

　　很顯然async void 這個方法未提供一種簡單的方式，去通知向調用它的代碼發出回饋信息，通知是否已經執行完成。

　　啓動async void方法不難，但你要肯定它什麼時候結束也是不易。

　　async void 方法會在啓動和結束時去通知SynchronizationContext。簡單的說，要測試async void 不是件簡單的事，但有心去了解，SynchronizationContext或許就不這麼難了，它徹底能夠用來檢測async void 的異常。

     說了這麼多缺點，該突出些重點了：

　　　　建議多使用async Task 而不是async void。

　　　　async Task方法便於實現錯誤處理、可組合性和可測試性。

　　　　不過對於異步事件處理程序不行，這類處理程序必須返回void。

異步——咱們既陌生又熟悉的朋友——死鎖！

　　對於異步編程不瞭解的程序員，或許常幹這種事：

　　混合使用同步和異步代碼，他們僅僅轉換一小部分應用程序，提出一段代碼塊，而後用同步API包裝它，這麼作方便隔離，同步分爲一塊，異步分爲另外一塊，這麼作的後果是，他們經常會遇到和死鎖有關的問題。

我以前一直用控制檯來寫異步，你們應該以爲，異步Task就是這麼用的吧？沒有絲毫阻噻，都是理所固然的按計劃運行和結束。

　　嗯，來個簡單的例子，看看吧：

這是個人WPF項目的測試例子：

複製代碼 
 1  int i = 0; 
 2  private void button_1_Click(object sender, RoutedEventArgs e) 
 3  { 
 4     
 5     textBox.Text += "你點擊了按鈕 "+i++.ToString()+"\t\n"; 
 6     Task t = DelayAsync(); 
 7     t.Wait(); 
 8  }  
 9  private static async Task DelayAsync() 
10  {
11 
12     MessageBox.Show("異步完成"); 
13     await Task.Delay(1000); 
14  }
複製代碼

 

爲了便於比較，看看控制檯對應的代碼：

複製代碼 
 1        static  void Main(string[] args) 
 2        { 
 3            Task t = DelayAsync(); 
 4            t.Wait(); 
 5        } 
 6        private static async Task DelayAsync() 
 7        { 
 8            await Task.Delay(1000); 
 9            Console.WriteLine("Complet"); 
10        }
複製代碼

 

控制檯程序沒有絲毫問題，我保證。

如今來注意一下WPF代碼，當我button點擊以後,應該出現的效果是：

5

　　看圖片的效果不錯。

　　接着你關掉提示框，你會發現 ，這個窗口點什麼都沒用了。關閉的不行，我肯定我說的沒錯。

　　想關掉 就去任務管理器裏面結束進程吧~~~

　　這是一個很簡單的死鎖示例，我想說的是差很少的代碼，在不一樣的應用程序裏面會有不同的效果，這就是它靈活和複雜的地方。

　　這種死鎖的根本緣由是await處理上下文的方式。

　　默認狀況下，等待未完成的Task時，會捕獲當前「上下文」，在Task完成時使用該上下文回覆方法的執行（這裏的「上下文」指的是當前TaskScheduler任務調度器）

　　值得注意的就是下面這幾句代碼：

複製代碼 
1   t.Wait();
2 
3 private static async Task DelayAsync() 
4 {
5 
6   MessageBox.Show("異步完成"); 
7   await Task.Delay(1000); 
8 }
複製代碼

 請肯定你記住他的結構了，如今我來細講原理。

　　Task t  有一個線程塊在等待着 DelayAsync 的執行完成。

　　而 async Task DelayAsunc 在另外一個線程塊中執行。

　　也就是說，在 MessageBox.Show("異步完成");   這個方法完成後，await 會繼續獲取 async 餘下的部分，它還能捕獲到接下來的代碼嗎？

async的線程已經被t線程在等待了，t在等待 async的完成，而運行Task.Delay(1000)後，await就會嘗試在捕獲的上下文中執行async方法的剩餘部分，async被佔用了，它就在等待t。而後它們就相互等待對方，從而致使死鎖，鎖上就不聽使喚了~~~用個圖來形容一下這個場景

777

說重點了。

　　爲何控制帶應用程序不會造成這種死鎖？

　　它們具備線程池SynchronizationContext（同步上下文），而不是每次執行一個線程塊區的SynchronizationContext，以此當await完成時，它會在線程池上安排async方法的剩餘部分。因此各位，在控制檯寫好的異步程序，移動到別的應用程序中就可能會發生死鎖。

 

 

  好，如今來解決這個WPF的異步錯誤，我想這應該會引發你們興趣，解決問題是程序員最喜歡的活。

改Wait()爲ConfigureAwait(false)像這樣：

1 Task t = DelayAsync();
2 
3 t.ConfigureAwait(continueOnCapturedContext：false);//這個寫法複雜了點，但從可讀性角度來講是不錯的，你這麼寫t.ConfigureAwait(false)固然也沒問題

 

什麼是ConfigureAwait？

官方解釋：試圖繼續回奪取的原始上下文，則爲 true，不然爲 false。

很差理解，我來詳細解釋下，這個方法是頗有用的，它能夠實現少許並行性：

　　使得某些異步代碼能夠並行運行，而不是一個個去執行，進行零碎的線程塊工做，提升性能。

另外一方面纔是重點，它能夠避免死鎖。

　　Wait形成的相互等待，在用這個方法的時候，就能順利完成，如意料之中天然。固然還有指導意見要說的，若是在方法中的某處使用ConfigureAwait，則建議對該方法中，此後每一個await都使用它。

 

     說到這，只怕有些同窗以爲，能避免死鎖，這麼好！之後就用ConfigureAwait就好了，不用什麼await了。

沒有一種指導方式是讓程序員盲目使用的，ConfigureAwait這個方法，在須要上下文的代碼中是用不了的。看不懂？不要緊，接着看。

　　await運行的是一種原始上下文，就好比這樣：

1  static async Task example1() 
2  { 
3      await DoWork(); 
4      Console.WriteLine("First async Run End"); 
5  }

　　一個async對應一個await ，它們自己是一個總體，咱們稱它爲原始上下文。

 

ConfigureAwait而它有可能就不是原始上下文，由於它的做用是試圖奪回原始上下文。用的時候VS2012會幫咱們自動標識出來：

8

出這個問題是我在事件前加了一個async聲明。

　　添加異步標識後，ConfigureAwait就不能奪取原始上下文了，在這種狀況下，事件處理程序是不能放棄原始上下文。

你們要知道的是：

　　每一個async方法都有本身的上下文，若是一個async方法去調用另外一個async方法，則其上下文是相互獨立的。

爲何這麼說？獨立是什麼意思？我拿個例子說明吧：

 

複製代碼 
 1  private async void button_1_Click(object sender, RoutedEventArgs e) 
 2  { 
 3     Task t = DelayAsunc(); 
 4     
 5      t.ConfigureAwait(false);//Error 
 6 
 7  }  
 8  private static async Task DelayAsunc() 
 9  { 
10     MessageBox.Show("異步完成"); 
11     await Task.Delay(1000); 
12  }
複製代碼

 
由於是獨立的，因此ConfigureAwait不能奪取原始上下文，錯誤就如上那個圖。

修改一下：

複製代碼 
 1  private async void button_1_Click(object sender, RoutedEventArgs e) 
 2  { 
 3    Task t = DelayAsunc(); 
 4 
 5    t.Wait(); 
 6  } 
 7  private static async Task DelayAsunc() 
 8  { 
 9     MessageBox.Show("異步完成"); 
10     await Task.Delay(1000).ConfigureAwait(continueOnCapturedContext:false); 
11  }
複製代碼

 

每一個async 都有本身的上下文，由於獨立因此它們之間的調用是可行的。

修改後的例子，將事件處理程序的全部核心邏輯都放在一個可測試且無上下文的async Task方法中，僅在上下文相關事件處理程序中保存最少許的代碼。

至此，已經總結了3條異步編程指導原則，我一塊兒集合一下這3條，方便查閱。

9

   

　　咱們都忽略了一個問題，可能你們歷來都沒想過，

咱們對代碼操做，一直都是一種異步編程。而咱們的代碼都運行在一個操做系統線程！

來看些最簡單的應用，幫助你們能快速的熟悉，並使用，纔是我想要達到的目的，你能夠不熟練，能夠不會用，可是，你能夠去主動接近它，適應它，熟悉它，直到徹底活用。

異步編程是重要和有用的。

下面來作些基本功的普及。我先前提到UI線程，什麼是UI線程？

咱們都遇見過程序假死狀態，凍結，無響應。

微軟提供了UI框架，使得你可使用C#操做全部UI線程，雖然說是UI框架，我想你們都聽過，它們包括：WinForms，WPF，Silverlight。

UI線程是惟一的一個能夠控制一個特定窗口的線程，也是惟一的線程能檢測用戶的操做，並對它們作出響應。

　　此次介紹就到這了。

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