C#异步编程之async/await

China soft / 2023-05-20 / 原文

https://blog.csdn.net/wulex/article/details/127380403

异步、多线程的区别

异步 : 属于通信的范畴，在发出消息当下不等待对方回应，便开始继续自己的任务。所以 c# 的很多 _异步_ 操作都在 io 、 socket 这些类库下面，都是通信性质的类库，

io 可以理解向系统内核发送文件数据

多线程 : 属于计算范畴，通常是关于如果利用 cpu 的空闲时间进行计算。

异步同多线程可以完美的结合，服务器开启多个线程监听前端请求，接收处理完毕后，可以异步地将数据序列化到磁盘，当然如果需要知道序列化的结果则异步处理可以等待 ( await )。

从这个例子不难知道，多线程是提高数据的计算能力，而异步则是为了提高程序的吞吐量。

异步的硬件支持

计算机硬件需要依赖中断来请求 cpu 进行计算，但是中断需要存储上下文而且耗费性能，不能频繁中断 cpu 。当进行 io 操作时，一般会在用户态上进行缓存，

这时数据在内存上，接下来 cpu 切到系统态上，让 Direct Memory Access (DMA) 完成数据传输，这时 cpu 完全不过问 io 操作，待 DMA 完成时，会将在寄存器上做标记。

异步的程序原理

异步是将程序分成几个部分，每部分由一个状态控制，最后形成一个有限状态机。

何时使用`async/await`

asp.net mvc中使用async/await并不能提升访问速度。但使用异步编程，可以提高响应能力（吞吐量），即使用异步方式在同一时间可以处理更多的请求。使用同步方式，线程会被耗时操作一直占用，直到耗时操作结束；使用异步方式，程序走到await关键字会立即return，释放线程，剩下的代码将放到一个回调（Task.GetAwaiter()的UnsafeOnCompleted(Action)），耗时操作完成时才会回调执行。

在web服务器上, .NET Framework维护用于处理ASP.NET请求的线程池。当请求到达时，将调度线程池中的线程以处理该请求。如果以同步方式处理请求，则处理请求的线程将在处理请求时处于繁忙状态，并且该线程无法处理其他请求。
在启动时看到大量并发请求的web应用中，或具有突发负载（其中并发增长突然增加）时，使web服务器调用异步会提高应用程序的相应能力。异步请求与同步请求所需的处理时间相同。如果请求发出需要两秒时间才能完成web服务调用，则该请求将需要两秒钟，无论是同步执行还是异步执行。但是，在异步调用期间，线程在等待第一个请求完成时不会被阻止响应其他请求。因此，当有多个并发请求调用长时间运行的操作时，异步请求会组织请求队列和线程池的增长。

同步方式执行耗时任务

 public ActionResult Index()
        {
            DateTime startTime = DateTime.Now;//进入DoSomething方法前的时间
            var startThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//进入DoSomething方法前的线程ID
            DoSomething();//耗时操作
            DateTime endTime = DateTime.Now;//完成DoSomething方法的时间
            var endThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//完成DoSomething方法后的线程ID
            return Content($"startTime:{ startTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff") } startThreadId:{ startThreadId }\nendTime:{ endTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff") } endThreadId:{ endThreadId }");
        }
        /// <summary>
        /// 耗时操作
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private void DoSomething()
        {
            Thread.Sleep(10000);
        }

异步方式执行耗时任务

 public async Task<ActionResult> Index()
        {
            DateTime startTime = DateTime.Now;//进入DoSomething方法前的时间
            var startThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//进入DoSomething方法前的线程ID
            await DoSomething();//耗时操作
            DateTime endTime = DateTime.Now;//完成DoSomething方法的时间
            var endThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//完成DoSomething方法后的线程ID
            return Content($"startTime:{ startTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff") } startThreadId:{ startThreadId }\nendTime:{ endTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff") } endThreadId:{ endThreadId }");
        }
        /// <summary>
        /// 耗时操作
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private async Task DoSomething()
        {
            await Task.Run(() => Thread.Sleep(10000));
        }