C#新语法Async和Await

知道91 | .Net | 2015-12-12 | 阅读:1838

大部分人可能已经知道,Visual Studio 11引入了新的“async”和“await”,我相信async、await会带来比LINQ更大的影响。在很短时间以后,理解 async 会变成一个基本需求。

微软

关键字介绍

让我们开始吧。我会使用一些在后面才会详细说明的内容——在第一部分中请坚持一下。

异步方法看上去就像这样:

public async Task DoSomethingAsync()
{
  
// 在真实世界里,我们会真的去执行一些操作。。。
  
// 但对于这个示例,我们只是简单的(异步地)等待100毫秒。
  await Task.Delay(100);
}

“async”这个关键字让我们能够在方法内部使用“await”关键字,并且改变了处理结果的方式,这就是async关键字做的全部内容!我们并没有在线程池的线程中运行这个方法,也没有使用任何其它魔法。async关键字只是激活了await关键字(并管理方法结果)。

异步方法在开始执行时,和其它任何方法都是一样的。也就是说,在遇到“await”关键字(或者抛出异常)之前,方法都是同步运行的。

“await”关键字可以让事情异步运行。await就像一元操作符。它接收一个单独的参数:可等待(可等待是一个异步操作)。await会检查可等待操作是否已经结束,如果可等待操作已经完成,方法就会继续运行(就像一个正常的同步运行方法)。

如果“await”发现可等待操作还没有完成,那么就会异步地执行。它会告诉可执行操作,在完成之后,继续执行方法剩余的部分,然后从异步方法返回。

过些时候,当可执行操作完成后,它会执行异步方法的剩余部分。如果你在等待一个内置的可等待操作(例如Task),那么异步方法的剩余部分会在“await”返回之前的“上下文”中执行。

我喜欢将“await”当做“异步等待”。也就是说,异步方法会暂停,直到可等待操作结束(因此它在等待),但实际上线程并不会被阻塞(因此它是异步的)。

可等待

如我所说,“await”关键字使用一个单独的参数——“可等待的”,一个异步操作。在.NET框架中,我们有两个常用的可等待类型:Task 和 Task。

我们也有一些其它的可等待类型:有一些特殊方法,例如”Task.Yield”会返回一个可等待的值,但这个值不是Task;对于WinRT运行时(随Windows 8而来)会有一个非托管的可等待类型。你也可以创建自己的可等待类型(通常是为了性能的原因),或者使用扩展方法将一个不可等待的类型变为可等待类型。

这就是我想说的,如何创建你自己的可等待类型。在使用async/await的全部时间里,我不得不创建了几个可等待类型。如果想了解更多关于创建自定义可等待类型的信息,你可以查看 Parallel团队的博客 或者 Jon Skeet的博客。

关于可等待类型,有一点很重要:可等待指的是类型,而不是返回该类型的方法。换句话说,你可以等待一个返回 Task 的方法的结果,这是因为这个方法返回的是Task,而不是因为方法是异步的。这样你也可以等待一个返回 Task 非异步方法的结果。

public async Task NewStuffAsync()
{
  
//使用await关键字,希望你能玩得开心。
  await ...
}
 
public Task MyOldTaskParallelLibraryCode()
{
  
// 请注意这不是一个异步方法,因此我们不能够在这里使用await关键字。
  ...
}
 
public async Task ComposeAsync()
{
  
// 我们可以等待任务,而无需关心它们来自何处。
  await NewStuffAsync();
  await MyOldTaskParallelLibraryCode();
}

小贴士:如果你有一个非常简单的异步方法,你可能根本不会使用 await 关键字(例如,使用Task.FromResult)。如果你可以不使用 await 关键字,那么你就不应该使用它,并将 async 关键字从方法声明中移除。一个返回 Task.FromResult 的非异步方法要比一个返回正常值的异步方法更有效率。

返回类型

异步方法可以返回Task、Task或者void。在大多数情况下,你可能会希望返回 Task 或者 Task,只有万不得已时,才会返回void。

为什么返回 Task 或者 Task 呢?因为它们是可等待的,而void不是。这样当你有一个返回 Task 或者 Task 的异步方法时,你就可以将结果传递给 await。如果使用void方法,你不能向await传递任何值。

当有异步的事件处理方法时,你只能返回void。

你也可以在其他“高级别”行为上使用异步void方法——例如,针对控制台程序的单独的“static async void MainAsync()”。然而,异步void方法有自身的问题,可以参考异步控制台程序。异步void方法的主要还是用于事件处理。

返回值

如果一个异步方法返回 Task 或者 void,那么它不会有返回值,如果一个异步方法返回 Task<T>,那么它必须返回一个类型为 T 的值:

public async Task CalculateAnswer()
{
  await Task.Delay(100); 
// (Probably should be longer...)
 
  
// 返回一个int类型,而不是Task。
  return 42;
}

上下文

在概述中,我提到过,如果你在等待一个内置的可等待操作,那么可等待操作会捕捉当前的“上下文”,并在后面执行异步方法剩余部分时,使用该“上下文”。那么“上下文”到底是什么?

简单的回答是:

  • 如果你是在UI线程上,那么它就是UI上下文。

  • 如果你是在响应一个ASP.NET的请求,那么它就是ASP.NET的请求上下文。
  • 否则,通常它是一个线程池上下文。

复杂的回答:

如果 SynchronizationContext.Current 不为空,那么它是当前的 SynchronizationContext(UI上下文和ASP.NET请求上下文都是 SynchronizationContext 上下文)。

否则,它是当前的 TaskScheduler(TaskScheduler.Default是线程池上下文)。

那么在实际中这意味着什么?首先,捕捉(以及存储)UI、ASP.NET上下文是透明的。

/ WinForms示例(对于WPF来说是一样的)
private async void DownloadFileButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
  
// 既然我们使用异步的方式等待,那么UI线程就不会被文件下载所阻塞。
  await DownloadFileAsync(fileNameTextBox.Text);
 
  
// 既然我们从UI上下文中恢复,我们就可以直接访问UI元素。
  resultTextBox.Text = "File downloaded!";
}
 
// ASP.NET示例
protected async void MyButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
  
// 既然我们使用异步方法来等待,那么ASP.NET线程就不会被文件下载所阻塞。
  
// 这样当我们等待的时候,ASP.NET线程就可以处理其他的请求。
  await DownloadFileAsync(...);
 
  
// 既然我们从ASP.NET上下文中恢复,我们就可以访问当前的请求。
  
// 我们可能实际上是在另外一个*线程*上,但我们有相同的ASP.NET请求上下文。
  Response.Write("File downloaded!");

代码总结

关于csharp异步的介绍就是这些了,这篇文章进一步解释了“避免使用异步void”、“自始至终使用异步”以及“配置上下文”的指导原则。