[C#] 走進異步編程的世界 - 開始接觸 async/await

時間 2019-11-06

標籤 c# 走進異步編程世界開始接觸 async await 欄目 C# 简体版

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走進異步編程的世界 - 開始接觸 async/await

序

　　這是學習異步編程的入門篇。html

　　涉及 C# 5.0 引入的 async/await，但在控制檯輸出示例時常常會採用 C# 6.0 的 $"" 來拼接字符串，至關於string.Format() 方法。數據庫

1、What's 異步？

啓動程序時，系統會在內存中建立一個新的進程。進程是構成運行程序資源的集合。

在進程內部，有稱爲線程的內核對象，它表明的是真正的執行程序。系統會在 Main 方法的第一行語句就開始線程的執行。

線程：

①默認狀況，一個進程只包含一個線程，從程序的開始到執行結束；

②線程能夠派生自其它線程，因此一個進程能夠包含不一樣狀態的多個線程，來執行程序的不一樣部分；

③一個進程中的多個線程，將共享該進程的資源；

④系統爲處理器執行所規劃的單元是線程，而非進程。

通常來講咱們寫的控制檯程序都只使用了一個線程，從第一條語句按順序執行到最後一條。但在不少的狀況下，這種簡單的模型會在性能或用戶體驗上很差。

例如：服務器要同時處理來自多個客戶端程序的請求，又要等待數據庫和其它設備的響應，這將嚴重影響性能。程序不該該將時間浪費在響應上，而要在等待的同時執行其它任務！

如今咱們開始進入異步編程。在異步程序中，代碼不須要按照編寫時的順序執行。這時咱們須要用到 C# 5.0 引入的 async/await 來構建異步方法。

咱們先看一下不用異步的示例：

 1     class Program
 2     {
 3         //建立計時器
 4         private static readonly Stopwatch Watch = new Stopwatch();
 5 
 6         private static void Main(string[] args)
 7         {
 8             //啓動計時器
 9             Watch.Start();
10 
11             const string url1 = "http://www.cnblogs.com/";
12             const string url2 = "http://www.cnblogs.com/liqingwen/";
13 
14             //兩次調用 CountCharacters 方法（下載某網站內容，並統計字符的個數）
15             var result1 = CountCharacters(1, url1);
16             var result2 = CountCharacters(2, url2);
17 
18             //三次調用 ExtraOperation 方法（主要是經過拼接字符串達到耗時操做）
19             for (var i = 0; i < 3; i++)
20             {
21                 ExtraOperation(i + 1);
22             }
23 
24             //控制檯輸出
25             Console.WriteLine($"{url1} 的字符個數：{result1}");
26             Console.WriteLine($"{url2} 的字符個數：{result2}");
27 
28             Console.Read();
29         }
30 
31         /// <summary>
32         /// 統計字符個數
33         /// </summary>
34         /// <param name="id"></param>
35         /// <param name="address"></param>
36         /// <returns></returns>
37         private static int CountCharacters(int id, string address)
38         {
39             var wc = new WebClient();
40             Console.WriteLine($"開始調用 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
41 
42             var result = wc.DownloadString(address);
43             Console.WriteLine($"調用完成 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
44 
45             return result.Length;
46         }
47 
48         /// <summary>
49         /// 額外操做
50         /// </summary>
51         /// <param name="id"></param>
52         private static void ExtraOperation(int id)
53         {
54             //這裏是經過拼接字符串進行一些相對耗時的操做
55             var s = "";
56 
57             for (var i = 0; i < 6000; i++)
58             {
59                 s += i;
60             }
61 
62             Console.WriteLine($"id = {id} 的 ExtraOperation 方法完成：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
63         }
64     }

圖1-1 運行的效果圖，以毫秒（ms）爲單位

　　【備註】通常來講，直接拼接字符串是一種比較耗性能的手段，若是對字符串拼接有性能要求的話應該使用 StringBuilder。

　　【注意】每次運行的結果可能不一樣。無論哪次調試，絕大部分時間都浪費前兩次調用（CountCharacters 方法），即在等待網站的響應上。

　　圖1-2 根據執行結果所畫的時間軸編程

有人曾幻想着這樣提升性能的方法：在調用 A 方法時，不等它執行完，直接執行 B 方法，而後等 A 方法執行完成再處理。

C# 的 async/await 就能夠容許咱們這麼弄。

 1     class Program
 2     {
 3         //建立計時器
 4         private static readonly Stopwatch Watch = new Stopwatch();
 5 
 6         private static void Main(string[] args)
 7         {
 8             //啓動計時器
 9             Watch.Start();
10 
11             const string url1 = "http://www.cnblogs.com/";
12             const string url2 = "http://www.cnblogs.com/liqingwen/";
13 
14             //兩次調用 CountCharactersAsync 方法（異步下載某網站內容，並統計字符的個數）
15             Task<int> t1 = CountCharactersAsync(1, url1);
16             Task<int> t2 = CountCharactersAsync(2, url2);
17 
18             //三次調用 ExtraOperation 方法（主要是經過拼接字符串達到耗時操做）
19             for (var i = 0; i < 3; i++)
20             {
21                 ExtraOperation(i + 1);
22             }
23 
24             //控制檯輸出
25             Console.WriteLine($"{url1} 的字符個數：{t1.Result}");
26             Console.WriteLine($"{url2} 的字符個數：{t2.Result}");
27 
28             Console.Read();
29         }
30 
31         /// <summary>
32         /// 統計字符個數
33         /// </summary>
34         /// <param name="id"></param>
35         /// <param name="address"></param>
36         /// <returns></returns>
37         private static async Task<int> CountCharactersAsync(int id, string address)
38         {
39             var wc = new WebClient();
40             Console.WriteLine($"開始調用 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
41 
42             var result = await wc.DownloadStringTaskAsync(address);
43             Console.WriteLine($"調用完成 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
44 
45             return result.Length;
46         }
47 
48         /// <summary>
49         /// 額外操做
50         /// </summary>
51         /// <param name="id"></param>
52         private static void ExtraOperation(int id)
53         {
54             //這裏是經過拼接字符串進行一些相對耗時的操做
55             var s = "";
56 
57             for (var i = 0; i < 6000; i++)
58             {
59                 s += i;
60             }
61 
62             Console.WriteLine($"id = {id} 的 ExtraOperation 方法完成：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
63         }
64     }