async和await的使用總結 ~ 居然一直用錯了c#中的async和await的使用。。

時間  2020-08-02
標籤 async await 使用 總結 居然 一直 錯了 c# 欄目 Java 简体版
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對於c#中的async和await的使用，沒想到我一直居然都有一個錯誤。。編程

。。仍是總結太少，這裏記錄下。c#

這裏以作早餐爲例

流程以下：api

  1. 倒一杯咖啡。
  2. 加熱平底鍋，而後煎兩個雞蛋。
  3. 煎三片培根。
  4. 烤兩片面包。
  5. 在烤麪包上加黃油和果醬。
  6. 倒一杯橙汁。

當使用同步方式實現時，代碼是這樣的：併發

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading.Tasks;

namespace AsyncBreakfast
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
 Coffee cup = PourCoffee(); Console.WriteLine("coffee is ready"); Egg eggs = FryEggs(2); Console.WriteLine("eggs are ready"); Bacon bacon = FryBacon(3); Console.WriteLine("bacon is ready"); Toast toast = ToastBread(2); ApplyButter(toast); ApplyJam(toast); Console.WriteLine("toast is ready"); Juice oj = PourOJ(); Console.WriteLine("oj is ready"); Console.WriteLine("Breakfast is ready!");

            Console.WriteLine($"totol time:{sw.ElapsedMilliseconds/1000}");
            Console.ReadKey();
        }

        private static Juice PourOJ()
        {
            Console.WriteLine("Pouring orange juice");
            return new Juice();
        }

        private static void ApplyJam(Toast toast) =>
            Console.WriteLine("Putting jam on the toast");

        private static void ApplyButter(Toast toast) =>
            Console.WriteLine("Putting butter on the toast");

        private static Toast ToastBread(int slices)
        {
            for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
            {
                Console.WriteLine("Putting a slice of bread in the toaster");
            }
            Console.WriteLine("Start toasting...");
            Task.Delay(3000).Wait();
            Console.WriteLine("Remove toast from toaster");

            return new Toast();
        }

        private static Bacon FryBacon(int slices)
        {
            Console.WriteLine($"putting {slices} slices of bacon in the pan");
            Console.WriteLine("cooking first side of bacon...");
            Task.Delay(3000).Wait();
            for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
            {
                Console.WriteLine("flipping a slice of bacon");
            }
            Console.WriteLine("cooking the second side of bacon...");
            Task.Delay(3000).Wait();
            Console.WriteLine("Put bacon on plate");

            return new Bacon();
        }

        private static Egg FryEggs(int howMany)
        {
            Console.WriteLine("Warming the egg pan...");
            Task.Delay(3000).Wait();
            Console.WriteLine($"cracking {howMany} eggs");
            Console.WriteLine("cooking the eggs ...");
            Task.Delay(3000).Wait();
            Console.WriteLine("Put eggs on plate");

            return new Egg();
        }

        private static Coffee PourCoffee()
        {
            Console.WriteLine("Pouring coffee");
            return new Coffee();
        }
    }
    class Coffee { }
    class Egg { }
    class Bacon { }
    class Toast { }
    class Juice { }
}

運行效果以下：異步

或表示爲這樣async

同步準備的早餐大約花費了 30 分鐘，由於總耗時是每一個任務耗時的總和。這裏的total time只是用來表示記錄下程序運行的時間。ide

而我之前寫的異步代碼是這樣的：異步編程

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading.Tasks;

namespace AsyncBreakfast
{
    class Program
    {
        static async void Main(string[] args)
        {
            var sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            Coffee cup = PourCoffee();
            Console.WriteLine("coffee is ready");

 Egg eggs = await FryEggsAsync(2); Console.WriteLine("eggs are ready");

 Bacon bacon = await FryBaconAsync(3); Console.WriteLine("bacon is ready");

 Toast toast = await ToastBreadAsync(2); ApplyButter(toast); ApplyJam(toast); Console.WriteLine("toast is ready");

            Juice oj = PourOJ();
            Console.WriteLine("oj is ready");
            Console.WriteLine("Breakfast is ready!");

            Console.WriteLine($"totol time:{sw.ElapsedMilliseconds/1000}");
            Console.ReadKey();
        }

        static async Task<Toast> MakeToastWithButterAndJamAsync(int number)
        {
            var toast = await ToastBreadAsync(number);
            ApplyButter(toast);
            ApplyJam(toast);

            return toast;
        }

        private static Juice PourOJ()
        {
            Console.WriteLine("Pouring orange juice");
            return new Juice();
        }

        private static void ApplyJam(Toast toast) =>
            Console.WriteLine("Putting jam on the toast");

        private static void ApplyButter(Toast toast) =>
            Console.WriteLine("Putting butter on the toast");

        private static async Task<Toast> ToastBreadAsync(int slices)
        {
            for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
            {
                Console.WriteLine("Putting a slice of bread in the toaster");
            }
            Console.WriteLine("Start toasting...");
            await Task.Delay(3000);
            Console.WriteLine("Remove toast from toaster");

            return new Toast();
        }

        private static async Task<Bacon> FryBaconAsync(int slices)
        {
            Console.WriteLine($"putting {slices} slices of bacon in the pan");
            Console.WriteLine("cooking first side of bacon...");
            await Task.Delay(3000);
            for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
            {
                Console.WriteLine("flipping a slice of bacon");
            }
            Console.WriteLine("cooking the second side of bacon...");
            await Task.Delay(3000);
            Console.WriteLine("Put bacon on plate");

            return new Bacon();
        }

        private static async Task<Egg> FryEggsAsync(int howMany)
        {
            Console.WriteLine("Warming the egg pan...");
            await Task.Delay(3000);
            Console.WriteLine($"cracking {howMany} eggs");
            Console.WriteLine("cooking the eggs ...");
            await Task.Delay(3000);
            Console.WriteLine("Put eggs on plate");

            return new Egg();
        }

        private static Coffee PourCoffee()
        {
            Console.WriteLine("Pouring coffee");
            return new Coffee();
        }

    }
    class Coffee { }
    class Egg { }
    class Bacon { }
    class Toast { }
    class Juice { }
}

效果以下：ui

 能夠看出，這樣編寫的異步和最初同步版本的總共的耗時大體相同。spa

這是由於這段代碼尚未利用異步編程的某些關鍵功能。

即上面的異步代碼的使用在這裏是不許確的。

能夠看出，這段代碼裏面的打印輸出與同步是同樣的。

這是由於：在煎雞蛋或培根時，此代碼雖然不會阻塞，可是此代碼也不會啓動任何其餘任務。

就形成了異步煎雞蛋的操做完成後，纔會開始培根製做。

可是，對於這裏而言，我不但願每一個任務都按順序依次執行。

最好是首先啓動每一個組件任務，而後再等待以前任務的完成。

例如：首先啓動雞蛋和培根。

同時啓動任務

在不少方案中，你可能都但願當即啓動若干獨立的任務。而後，在每一個任務完成時，你能夠繼續

進行已經準備的其餘工做。

就像這裏同時啓動煎雞蛋，培根和烤麪包。

咱們這裏對早餐代碼作些更改。

正確的作法

第一步是存儲任務以便在這些任務啓動時進行操做，而不是等待：

Coffee cup = PourCoffee();
Console.WriteLine("coffee is ready");

Task<Egg> eggsTask = FryEggsAsync(2);
Egg eggs = await eggsTask;
Console.WriteLine("eggs are ready");

Task<Bacon> baconTask = FryBaconAsync(3); Bacon bacon = await baconTask;
Console.WriteLine("bacon is ready");

Task<Toast> toastTask = ToastBreadAsync(2); Toast toast = await toastTask;
ApplyButter(toast);
ApplyJam(toast);
Console.WriteLine("toast is ready");

Juice oj = PourOJ();
Console.WriteLine("oj is ready");
Console.WriteLine("Breakfast is ready!");

接下來，能夠在提供早餐以前將用於處理培根和雞蛋的await語句移動到此方法的末尾：

Coffee cup = PourCoffee();
Console.WriteLine("coffee is ready");

Task<Egg> eggsTask = FryEggsAsync(2); Task<Bacon> baconTask = FryBaconAsync(3); Task<Toast> toastTask = ToastBreadAsync(2);

Toast toast = await toastTask;
ApplyButter(toast);
ApplyJam(toast);
Console.WriteLine("toast is ready");
Juice oj = PourOJ();
Console.WriteLine("oj is ready");

Egg eggs = await eggsTask;
Console.WriteLine("eggs are ready");
Bacon bacon = await baconTask;
Console.WriteLine("bacon is ready");

Console.WriteLine("Breakfast is ready!");

運行效果以下：

 或者

 能夠看出，這裏一次啓動了全部的異步任務。而你僅在須要結果時，纔會等待每項任務。

這裏異步準備的形成大約花費20分鐘，這是由於一些任務能夠併發進行。

而對於直接  Egg eggs = await FryEggsAsync(2); 的方式，適用於你只須要等待這一個異步操做結果，不須要進行其餘操做的時候。

與任務組合

吐司操做由異步操做（烤麪包）和同步操做（添加黃油和果醬）組成。

這裏涉及到一個重要概念：

異步操做後跟同步操做的這種組合也是一個異步操做。

也就是說，若是操做的任何部分是異步的，整個操做就是異步的。

代碼以下：

static async Task<Toast> MakeToastWithButterAndJamAsync(int number)
{
    var toast = await ToastBreadAsync(number); ApplyButter(toast); ApplyJam(toast); return toast;
}

全部，主要代碼塊如今變爲：

static async Task Main(string[] args)
{
    Coffee cup = PourCoffee();
    Console.WriteLine("coffee is ready");
    
    var eggsTask = FryEggsAsync(2);
    var baconTask = FryBaconAsync(3);
    var toastTask = MakeToastWithButterAndJamAsync(2); var eggs = await eggsTask;
    Console.WriteLine("eggs are ready");

    var bacon = await baconTask;
    Console.WriteLine("bacon is ready");

    var toast = await toastTask;
    Console.WriteLine("toast is ready");

    Juice oj = PourOJ();
    Console.WriteLine("oj is ready");
    Console.WriteLine("Breakfast is ready!");
}

高效的等待任務

能夠經過使用Task類的方法改進上述代碼末尾一系列await語句。

WhenAll 是其中的一個api ， 它將返回一個其參數列表中的全部任務都已完成時猜完成的Task，

代碼以下

await Task.WhenAll(eggsTask, baconTask, toastTask);
Console.WriteLine("eggs are ready");
Console.WriteLine("bacon is ready");
Console.WriteLine("toast is ready");
Console.WriteLine("Breakfast is ready!");

另外一種選擇是 WhenAny, 它將返回一個，當其參數完成時猜完成的 Task<Task>。

var breakfastTasks = new List<Task> { eggsTask, baconTask, toastTask };
while (breakfastTasks.Count > 0)
{
    Task finishedTask = await Task.WhenAny(breakfastTasks); if (finishedTask == eggsTask)
    {
        Console.WriteLine("eggs are ready");
    }
    else if (finishedTask == baconTask)
    {
        Console.WriteLine("bacon is ready");
    }
    else if (finishedTask == toastTask)
    {
        Console.WriteLine("toast is ready");
    }
    breakfastTasks.Remove(finishedTask);
}

處理已完成任務的結果以後，能夠從傳遞給 WhenAny 的任務列表中刪除此已完成的任務。

 進行這些更改後，代碼的最終版本將以下所示：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;

namespace AsyncBreakfast
{
    class Program
    {
        static async Task Main(string[] args)
        {
            Coffee cup = PourCoffee();
            Console.WriteLine("coffee is ready");

            var eggsTask = FryEggsAsync(2); var baconTask = FryBaconAsync(3); var toastTask = MakeToastWithButterAndJamAsync(2); var breakfastTasks = new List<Task> { eggsTask, baconTask, toastTask };
            while (breakfastTasks.Count > 0)
            {
                Task finishedTask = await Task.WhenAny(breakfastTasks); if (finishedTask == eggsTask)
                {
                    Console.WriteLine("eggs are ready");
                }
                else if (finishedTask == baconTask)
                {
                    Console.WriteLine("bacon is ready");
                }
                else if (finishedTask == toastTask)
                {
                    Console.WriteLine("toast is ready");
                }
                breakfastTasks.Remove(finishedTask);
            }

            Juice oj = PourOJ();
            Console.WriteLine("oj is ready");
            Console.WriteLine("Breakfast is ready!");
        }

        static async Task<Toast> MakeToastWithButterAndJamAsync(int number)
        {
            var toast = await ToastBreadAsync(number);
            ApplyButter(toast);
            ApplyJam(toast);

            return toast;
        }

        private static Juice PourOJ()
        {
            Console.WriteLine("Pouring orange juice");
            return new Juice();
        }

        private static void ApplyJam(Toast toast) =>
            Console.WriteLine("Putting jam on the toast");

        private static void ApplyButter(Toast toast) =>
            Console.WriteLine("Putting butter on the toast");

        private static async Task<Toast> ToastBreadAsync(int slices)
        {
            for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
            {
                Console.WriteLine("Putting a slice of bread in the toaster");
            }
            Console.WriteLine("Start toasting...");
            await Task.Delay(3000);
            Console.WriteLine("Remove toast from toaster");

            return new Toast();
        }

        private static async Task<Bacon> FryBaconAsync(int slices)
        {
            Console.WriteLine($"putting {slices} slices of bacon in the pan");
            Console.WriteLine("cooking first side of bacon...");
            await Task.Delay(3000);
            for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
            {
                Console.WriteLine("flipping a slice of bacon");
            }
            Console.WriteLine("cooking the second side of bacon...");
            await Task.Delay(3000);
            Console.WriteLine("Put bacon on plate");

            return new Bacon();
        }

        private static async Task<Egg> FryEggsAsync(int howMany)
        {
            Console.WriteLine("Warming the egg pan...");
            await Task.Delay(3000);
            Console.WriteLine($"cracking {howMany} eggs");
            Console.WriteLine("cooking the eggs ...");
            await Task.Delay(3000);
            Console.WriteLine("Put eggs on plate");
            
            return new Egg();
        }

        private static Coffee PourCoffee()
        {
            Console.WriteLine("Pouring coffee");
            return new Coffee();
        }
    }
}

效果以下：

或者

 

 這種異步的代碼實現最終大約花費15分鐘，由於一些任務能同時運行，

而且該代碼可以同時監視多個任務，只在須要時才執行操做。

總結：

async 和 await的功能最好能作到：

儘量啓動任務，不要在等待任務完成時形成阻塞。

便可以先把任務存儲到task，而後在後面須要用的時候，調用await task（）方法。

參考網址：https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/async/

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