C#中如何使用异步编程

在 C# 中，异步编程主要通过 async 和 await 关键字来实现。异步编程的目标是让程序在执行耗时操纵（如 I/O 操纵、网络请求等）时不会阻塞主线程，从而提高程序的性能。
1. 异步编程的核心概念

async 关键字

• 用于标记一个方法为异步方法。
  
• 异步方法的返回类型通常是 Task、Task 或 ValueTask。
  Task：体现一个没有返回值的异步操纵。
  Task：体现一个返回类型为 T 的异步操纵。
  ValueTask：轻量版的 Task，实用于高性能场景。
  

await 关键字

• 用于暂停异步方法的执行，直到等待的任务完成。
  
• await 只能用于 async 方法中。
  
• 它不会阻塞线程，而是将控制权交回给调用方，直到任务完成后再恢复执行。
  

2. 异步编程的根本语法

定义异步方法

1. public async Task GetDataAsync()
2. {
3.     // 异步操作
4.     await Task.Delay(1000); // 模拟耗时操作
5. }

复制代码

调用异步方法

1. public async Task CallAsyncMethod()
2. {
3.     await GetDataAsync(); // 等待异步方法完成
4.     Console.WriteLine("异步方法已调用.");
5. }

复制代码

3. 异步编程的使用场景

I/O 密集型操纵

• 文件读写、数据库查询、网络请求等操纵通常需要较长时间，使用异步编程可以制止阻塞主线程。
  

UI 应用程序

• 在桌面或移动应用程序中，保持 UI 线程的相应性极为重要。异步操纵可以防止 UI 卡顿，提拔用户体验。
  

Web 应用程序

• 在 ASP.NET 等 Web 应用程序中，异步操纵可以提高服务器的吞吐量，处置惩罚更多的并发请求。
  

并行任务

• 当需要同时执行多个独立的任务时，可以使用异步编程来提高效率。
  

4. 异步编程的示例

1：简朴的异步方法

1. using System;
2. using System.Threading.Tasks;
4. class Program
5. {
6.     static async Task Main(string[] args)
7.     {
8.         Console.WriteLine("开始异步操作...");
9.         await DoSomethingAsync();
10.         Console.WriteLine("异步操作已完成.");
11.     }
13.     static async Task DoSomethingAsync()
14.     {
15.         await Task.Delay(2000); // 模拟耗时操作（2秒）
16.         Console.WriteLine("DoSomethingAsync方法异步任务已完成.");
17.     }
18. }

复制代码

输出：

1. 开始异步操作...
2. DoSomethingAsync方法异步任务已完成.
3. 异步操作已完成.

复制代码

2：异步文件读写

1. using System;
2. using System.IO;
3. using System.Threading.Tasks;
5. class Program
6. {
7.     static async Task Main(string[] args)
8.     {
9.         string filePath = "task-test.txt";
10.         string content = "hello async";
12.         // 异步写入文件
13.         await WriteFileAsync(filePath, content);
14.         Console.WriteLine("文件已写入");
16.         // 异步读取文件
17.         string readContent = await ReadFileAsync(filePath);
18.         Console.WriteLine("文件内容: " + readContent);
19.     }
21.     static async Task WriteFileAsync(string filePath, string content)
22.     {
23.         await File.WriteAllTextAsync(filePath, content);
24.     }
26.     static async Task<string> ReadFileAsync(string filePath)
27.     {
28.         return await File.ReadAllTextAsync(filePath);
29.     }
30. }

复制代码

输出：

1. 文件已写入
2. 文件内容: hello async

复制代码

3：异步网络请求

1. using System;
2. using System.Net.Http;
3. using System.Threading.Tasks;
5. class Program
6. {
7.     static async Task Main(string[] args)
8.     {
9.         string url = "https://xxxxx.com";
10.         string content = await DownloadContentAsync(url);
11.         Console.WriteLine("Content: " + content);
12.     }
14.     static async Task<string> DownloadContentAsync(string url)
15.     {
16.         using (HttpClient client = new HttpClient())
17.         {
18.             return await client.GetStringAsync(url);
19.         }
20.     }
21. }

复制代码

4：并行异步任务

1. using System;
2. using System.Net.Http;
3. using System.Threading.Tasks;
5. class Program
6. {
7.     static async Task Main(string[] args)
8.     {
9.         Task<string> task1 = DownloadContentAsync("https://xxx.com");
10.         Task<string> task2 = DownloadContentAsync("https://xxx2.com");
12.         string[] results = await Task.WhenAll(task1, task2);
13.         Console.WriteLine("Task 1 result: " + results[0]);
14.         Console.WriteLine("Task 2 result: " + results[1]);
15.     }
17.     static async Task<string> DownloadContentAsync(string url)
18.     {
19.         using (HttpClient client = new HttpClient())
20.         {
21.             return await client.GetStringAsync(url);
22.         }
23.     }
24. }

复制代码

5. 异步编程的注意事项

• 制止 async void：
  • 除了变乱处置惩罚程序外，尽量制止使用 async void 方法，由于它无法被等待，且异常无法被捕获。
  
• 正确处置惩罚异常：
  • 使用 try-catch 块来捕获异步方法中的异常。
  

1. try
2. {
3.     await GetDataAsync();
4. }
5. catch (Exception ex)
6. {
7.     Console.WriteLine("Error: " + ex.Message);
8. }

复制代码

• 制止阻塞异步代码：
  • 不要使用 .Result 或 .Wait() 来阻塞异步任务，这大概导致死锁。
  • 始终使用 await 来等待异步任务。
  
• 性能优化：
  *   • 对于高性能场景，可以使用 ValueTask 代替 Task。
  

6. 异步编程的好处

• . 提高相应性：
  
  
  
  • • 异步操纵不会阻塞主线程，使得应用程序在等待耗时操纵时保持相应。
    
  
  
• . 提高资源利用率：
  
  
  
  • • 异步操纵可以更高效地利用系统资源，特别是在 I/O 密集型操纵中。
    
  
  
• . 简化代码：
  
  
  
  • • 使用 async 和 await 可以使异步代码的结构更加清晰，易于明白和维护。
    
  
  

总结

C# 中的异步编程通过 async 和 await 关键字实现，可以或许显著提高程序的相应性和性能。它特别实用于 I/O 密集型操纵、UI 应用程序和 Web 应用程序等场景。通过公道使用异步编程，可以编写出高效、简洁且易于维护的代码。

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