.NET Web應用中爲何要使用async/await異步編程

前言

1. 什麼是async/await？
   await和async是.NET Framework4.5框架、C#5.0語法裏面出現的技術，目的是用於簡化異步編程模型。

2. async和await的關係？
   async和await是成對出現的。
   async出如今方法的聲明裏，用於批註一個異步方法。光有async是沒有意義的。
   await出如今方法內部，Task前面。只能在使用async關鍵字批註的方法中使用await關鍵字。

private async Task DoSomething()
        {
            await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(10));
        }

3. async/await會建立新的線程嗎？
   不會。async/await關鍵字自己是不會建立新的線程的，可是被await的方法內部通常會建立新的線程。

4. asp.net mvc/webapi action中使用async/await會提升請求的響應速度嗎？
   不會。

正題

咱們都知道web應用不一樣於winform、wpf等客戶端應用，客戶端應用爲了保證UI渲染的一致性每每都是採用單線程模式，這個UI線程稱爲主線程，若是在主線程作耗時操做就會致使程序界面假死，因此客戶端開發中使用多線程異步編程很是必要。
可web應用自己就是多線程模式，服務器會爲每一個請求分配工做線程。
既然async/await不能建立新線程，又不能使提升請求的響應速度，那.NET Web應用中爲何要使用async/await異步編程呢？

在 web 服務器上，.NET Framework 維護用於處理 ASP.NET 請求的線程池。 當請求到達時，將調度池中的線程以處理該請求。 若是以同步方式處理請求，則處理請求的線程將在處理請求時處於繁忙狀態，而且該線程沒法處理其餘請求。

在啓動時看到大量併發請求的 web 應用中，或具備突發負載（其中併發增加忽然增長）時，使 web 服務調用異步會提升應用程序的響應能力。 異步請求與同步請求所需的處理時間相同。 若是請求發出須要兩秒鐘時間才能完成的 web 服務調用，則該請求將須要兩秒鐘，不管是同步執行仍是異步執行。 可是，在異步調用期間，線程在等待第一個請求完成時不會被阻止響應其餘請求。 所以，當有多個併發請求調用長時間運行的操做時，異步請求會阻止請求隊列和線程池的增加。

下面用代碼來實際測試一下：

• 先是同步的方式，代碼很簡單，就是輸出一下請求開始和結束的時間和線程ID：

public ActionResult Index()
        {
            DateTime startTime = DateTime.Now;//進入DoSomething方法前的時間
            var startThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//進入DoSomething方法前的線程ID

            DoSomething();//耗時操做

            DateTime endTime = DateTime.Now;//完成DoSomething方法的時間
            var endThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//完成DoSomething方法後的線程ID
            return Content($"startTime:{ startTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff") } startThreadId:{ startThreadId }<br/>endTime:{ endTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff") } endThreadId:{ endThreadId }<br/><br/>");
        }

        /// <summary>
        /// 耗時操做
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private void DoSomething()
        {
            Thread.Sleep(10000);
        }

使用瀏覽器開3個標籤頁進行測試（由於瀏覽器對同一域名下的鏈接數有限制，通常是6個左右，因此就弄3個吧）：



能夠看到耗時都是10秒，開始和結束的線程ID一致。

• 下面改形成異步的：

public async Task<ActionResult> Index()
        {
            DateTime startTime = DateTime.Now;//進入DoSomething方法前的時間
            var startThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//進入DoSomething方法前的線程ID

            await DoSomething();//耗時操做

            DateTime endTime = DateTime.Now;//完成DoSomething方法的時間
            var endThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//完成DoSomething方法後的線程ID
            return Content($"startTime:{ startTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff") } startThreadId:{ startThreadId }<br/>endTime:{ endTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff") } endThreadId:{ endThreadId }<br/><br/>");
        }

        /// <summary>
        /// 耗時操做
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private async Task DoSomething()
        {
            await Task.Run(() => Thread.Sleep(10000));
        }

結果：



能夠看到3次請求中，雖然耗時都是10秒，可是出現了開始和結束的線程ID不一致的狀況，ID爲22的這個線程工做了屢次，這意味着使用異步方式在同一時間能夠處理更多的請求！
IIS默認隊列長度：

await關鍵字不會阻塞線程直到任務完成。 它將方法的其他部分註冊爲任務的回調，並當即返回。 當await的任務最終完成時，它將調用該回調，並所以在其中斷時繼續執行方法。

簡單來講：就是使用同步方法時，線程會被耗時操做一直佔有，直到耗時操做完成。而使用異步方法，程序走到await關鍵字時會當即return，釋放線程，餘下的代碼會放進一個回調中（Task.GetAwaiter()的UnsafeOnCompleted(Action)回調），耗時操做完成時纔會回調執行，因此async/await是語法糖，其本質是一個狀態機。

那是否是全部的action都要用async/await呢？
不是。通常的磁盤IO或者網絡請求等耗時操做才考慮使用異步，不要爲了異步而異步，異步也是須要消耗性能的，使用不合理會拔苗助長。

結論

async/await異步編程不能提高響應速度，可是能夠提高響應能力（吞吐量）。異步和同步各有優劣，要合理選擇，不要爲了異步而異步。