ASP.NET 如何使用同步异步方法(async&await)

一、同步VS异步

 

1.   同步 VS 异步 VS 多线程

 

  • 同步方法:调用时需要等待返回结果,才可以继续往下执行业务

     

  • 异步方法:调用时无须等待返回结果,可以继续往下执行业务

     

  • 开启新线程:在主线程之外开启一个新的线程去执行业务

     

  • 同步方法和异步方法的本质区别: 调用时是否需要等待返回结果才能继续执行业务

 

2. 常见的异步方法(都以Async结尾)

 

① HttpClient类:PostAsync、PutAsync、GetAsync、DeleteAsync

 

② EF中DbContext类:SaveChangesAsync

 

③ 文件相关中的:WriteLineAsync

 

深入理解async和await的作用及各种适用场景和用法

 

3. 引入异步方法的背景

 

比如我在后台要向另一台服务器中获取中的2个接口获取信息,然后将两个接口的信息拼接起来,一起输出,接口1耗时3s,接口2耗时5s,

 

① 传统的同步方式:

 

需要的时间大约为:3s + 5s =8s, 如下面 【案例1】

 

先分享一个同步请求接口的封装方法,下同。

 

public class HttpService

{

    /// <summary>

    /// 后台跨域请求发送代码

    /// </summary> 

    /// <param name=”url”>eg:http://ac.guojin.org/jeesite/regist/saveAppAgentAccount </param>

    ///<param name=”postData”></param>

    ///  参数格式(手拼Json) string postData = “{“name”:”” + vip.comName + “”,”shortName”:”” + vip.shortName + + “”}”;             

    /// <returns></returns>

    public static string PostData(string postData, string url)

    {

        HttpWebRequest req = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url);//后台请求页面

        Encoding encoding = Encoding.GetEncoding(“utf-8”);//注意页面的编码,否则会出现乱码

        byte[] requestBytes = encoding.GetBytes(postData);

        req.Method = “POST”;

        req.ContentType = “application/json”;

        req.ContentLength = requestBytes.Length;

        Stream requestStream = req.GetRequestStream();

        requestStream.Write(requestBytes, 0, requestBytes.Length);

        requestStream.Close();

        HttpWebResponse res = (HttpWebResponse)req.GetResponse();

        StreamReader sr = new StreamReader(res.GetResponseStream(), System.Text.Encoding.GetEncoding(“utf-8”));

        string backstr = sr.ReadToEnd();//可以读取到从页面返回的结果,以数据流的形式。

        sr.Close();

        res.Close();

 

        return backstr;

    }

}

 

然后在分享服务上的耗时操作,下同。

 

/// <summary>

/// 耗时方法  耗时3s

/// </summary>

/// <returns></returns>

public ActionResult GetMsg1()

{

    Thread.Sleep(3000);

    return Content(“GetMsg1”);

}

/// <summary>

/// 耗时方法  耗时5s

/// </summary>

/// <returns></returns>

public ActionResult GetMsg2()

{

    Thread.Sleep(5000);

    return Content(“GetMsg2”);

}

 

下面是案例1代码

 

#region 案例1(传统同步方式 耗时8s左右)

{

    Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();

    Console.WriteLine(“开始执行”);

 

    string t1 = HttpService.PostData(“”, “http://localhost:2788/Home/GetMsg1”);

    string t2 = HttpService.PostData(“”, “http://localhost:2788/Home/GetMsg2”);

 

    Console.WriteLine(“我是主业务”);

    Console.WriteLine($”{t1},{t2}”);

    watch.Stop();

    Console.WriteLine($”耗时:{watch.ElapsedMilliseconds}”);

}

#endregion

 

深入理解async和await的作用及各种适用场景和用法

 

② 开启新线程分别执行两个耗时操作

 

需要的时间大约为:Max(3s,5s) = 5s ,如下面【案例2】

 

#region 案例2(开启新线程分别执行两个耗时操作 耗时5s左右)

{

    Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();

    Console.WriteLine(“开始执行”);

 

    var task1 = Task.Run(() =>

    {

        return HttpService.PostData(“”, “http://localhost:2788/Home/GetMsg1”);

    });

 

    var task2 = Task.Run(() =>

    {

        return HttpService.PostData(“”, “http://localhost:2788/Home/GetMsg2”);

    });

 

    Console.WriteLine(“我是主业务”);

    //主线程进行等待

    Task.WaitAll(task1, task2);

    Console.WriteLine($”{task1.Result},{task2.Result}”);

    watch.Stop();

    Console.WriteLine($”耗时:{watch.ElapsedMilliseconds}”);

}

#endregion

 

深入理解async和await的作用及各种适用场景和用法

 

既然②方式可以解决同步方法串行耗时间的问题,但这种方式存在一个弊端,一个业务中存在多个线程,且需要对线程进行管理,相对麻烦,从而引出了异步方法。

 

这里的异步方法 我 特指:系统类库自带的以async结尾的异步方法。

 

③ 使用系统类库自带的异步方法

 

需要的时间大约为:Max(3s,5s) = 5s ,如下面【案例3】

 

#region 案例3(使用系统类库自带的异步方法 耗时5s左右)

{

    Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();

    HttpClient http = new HttpClient();

    var httpContent = new StringContent(“”, Encoding.UTF8, “application/json”);

    Console.WriteLine(“开始执行”);

    //执行业务

    var r1 = http.PostAsync(“http://localhost:2788/Home/GetMsg1”, httpContent);

    var r2 = http.PostAsync(“http://localhost:2788/Home/GetMsg2”, httpContent);

    Console.WriteLine(“我是主业务”);

 

    //通过异步方法的结果.Result可以是异步方法执行完的结果

    Console.WriteLine(r1.Result.Content.ReadAsStringAsync().Result);

    Console.WriteLine(r2.Result.Content.ReadAsStringAsync().Result);

 

    watch.Stop();

    Console.WriteLine($”耗时:{watch.ElapsedMilliseconds}”);

}

#endregion

 

PS:通过 .Result 来获取异步方法执行完后的结果。

 

二. 利用async和await封装异步方法

 

1. 首先要声明几点:

 

① async和await关键字是C# 5.0时代引入的,它是一种异步编程模型

 

② 它们本身并不创建新线程,但我可以在自行封装的async中利用Task.Run开启新线程

 

③ 利用async关键字封装的方法中如果写全部都是一些串行业务, 且不用await关键字,那么即使使用async封装,也并没有什么卵用,并起不了异步方法的作用。

 

需要的时间大约为:3s + 5s =8s, 如下面 【案例4】,并且封装的方法编译器会提示:“缺少关键字await,将以同步的方式调用,请使用await运算符等待非阻止API或Task.Run的形式”(PS:非阻止API指系统类库自带的以Async结尾的异步方法)

 

//利用async封装同步业务的方法

private static async Task<string> NewMethod5Async()

{

    Thread.Sleep(3000);

    //其它同步业务

    return “Msg1”;

}

private static async Task<string> NewMethod6Async()

{

    Thread.Sleep(5000);

    //其它同步业务

    return “Msg2”;

}

 

#region 案例4(async关键字封装的方法中如果写全部都是一些串行业务 耗时8s左右)

{

    Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();

 

    Console.WriteLine(“开始执行”);

 

    Task<string> t1 = NewMethod5Async();

    Task<string> t2 = NewMethod6Async();

 

    Console.WriteLine(“我是主业务”);

    Console.WriteLine($”{t1.Result},{t2.Result}”);

    watch.Stop();

    Console.WriteLine($”耗时:{watch.ElapsedMilliseconds}”);

}

#endregion

 

深入理解async和await的作用及各种适用场景和用法

 

观点结论1:从上面③中可以得出一个结论,async中必须要有await运算符才能起到异步方法的作用,且await 运算符只能加在 系统类库默认提供的异步方法或者新线程(如:Task.Run)前面。

 

如:下面【案例5】 和 【案例6】需要的时间大约为:Max(3s,5s) = 5s

 

// 将系统类库提供的异步方法利用async封装起来

private static async Task<String> NewMethod1Async()

{

    HttpClient http = new HttpClient();

    var httpContent = new StringContent(“”, Encoding.UTF8, “application/json”);

    //执行业务

    var r1 = await http.PostAsync(“http://localhost:2788/Home/GetMsg1”, httpContent);

    return r1.Content.ReadAsStringAsync().Result;

}

private static async Task<String> NewMethod2Async()

{

    HttpClient http = new HttpClient();

    var httpContent = new StringContent(“”, Encoding.UTF8, “application/json”);

    //执行业务

    var r1 = await http.PostAsync(“http://localhost:2788/Home/GetMsg2”, httpContent);

    return r1.Content.ReadAsStringAsync().Result;

}

 

//将await关键字加在新线程的前面

private static async Task<string> NewMethod3Async()

{

    var msg = await Task.Run(() =>

    {

        return HttpService.PostData(“”, “http://localhost:2788/Home/GetMsg1”);

    });

    return msg;

}

private static async Task<string> NewMethod4Async()

{

    var msg = await Task.Run(() =>

    {

        return HttpService.PostData(“”, “http://localhost:2788/Home/GetMsg2”);

    });

    return msg;

}

 

#region 案例5(将系统类库提供的异步方法利用async封装起来 耗时5s左右)

//并且先输出“我是主业务”,证明t1和t2是并行执行的,且不阻碍主业务

{

    Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();

 

    Console.WriteLine(“开始执行”);

    Task<string> t1 = NewMethod1Async();

    Task<string> t2 = NewMethod2Async();

 

    Console.WriteLine(“我是主业务”);

    Console.WriteLine($”{t1.Result},{t2.Result}”);

    watch.Stop();

    Console.WriteLine($”耗时:{watch.ElapsedMilliseconds}”);

}

#endregion

 

深入理解async和await的作用及各种适用场景和用法

 

region 案例6(将新线程利用async封装起来 耗时5s左右)

//并且先输出“我是主业务”,证明t1和t2是并行执行的,且不阻碍主业务

{

    Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();

 

    Console.WriteLine(“开始执行”);

    Task<string> t1 = NewMethod3Async();

    Task<string> t2 = NewMethod4Async();

 

    Console.WriteLine(“我是主业务”);

    Console.WriteLine($”{t1.Result},{t2.Result}”);

    watch.Stop();

    Console.WriteLine($”耗时:{watch.ElapsedMilliseconds}”);

}

#endregion

 

深入理解async和await的作用及各种适用场景和用法

 

2. 几个规则和约定

 

① async封装的方法中,可以有多个await,这里的await代表等待该行代码执行完毕。

 

② 我们通常自己封装的方法也要以Async结尾,方便识别

 

③ 异步返回类型主要有三种:Task<T> 、Task、Void

 

3. 测试得出其他几个结论

 

①如果async封装的异步方法里既有同步业务又有异步业务(开启新线程或者系统类库提供异步方法),那么同步方法那部分的时间在调用的时候是会阻塞主线程的,即主线程要等待这部分同步业务执行完才能往下执行。

 

如【案例7】 耗时:同步操作之和 2s+2s + Max(3s,5s)=9s;

 

//同步耗时操作和异步方法同时封装

private static async Task<String> NewMethod7Async()

{

    //调用异步方法之前还有一个耗时操作

    Thread.Sleep(2000);

 

    //下面的操作耗时3s

    HttpClient http = new HttpClient();

    var httpContent = new StringContent(“”, Encoding.UTF8, “application/json”);

    //执行业务

    var r1 = await http.PostAsync(“http://localhost:2788/Home/GetMsg1”, httpContent);

    return r1.Content.ReadAsStringAsync().Result;

}

private static async Task<String> NewMethod8Async()

{

    //调用异步方法之前还有一个耗时操作

    Thread.Sleep(2000);

 

    //下面的操作耗时5s

    HttpClient http = new HttpClient();

    var httpContent = new StringContent(“”, Encoding.UTF8, “application/json”);

    //执行业务

    var r1 = await http.PostAsync(“http://localhost:2788/Home/GetMsg2”, httpContent);

    return r1.Content.ReadAsStringAsync().Result;

}

 

#region 案例7(既有普通的耗时操作,也有系统本身的异步方法,耗时9s左右)

//且大约4s后才能输出 “我是主业务”,证明同步操作Thread.Sleep(2000);  阻塞主线程

{

    Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();

 

    Console.WriteLine(“开始执行”);

    Task<string> t1 = NewMethod7Async();

    Task<string> t2 = NewMethod8Async();

 

    Console.WriteLine(“我是主业务”);

    Console.WriteLine($”{t1.Result},{t2.Result}”);

    watch.Stop();

    Console.WriteLine($”耗时:{watch.ElapsedMilliseconds}”);

}

#endregion

 

深入理解async和await的作用及各种适用场景和用法

 

证明:async封装的异步方法里的同步业务的时间会阻塞主线程,再次证明 await只能加在 非阻止api和开启新线程的前面

 

② 如果封装的异步方法中存在等待的问题,而且不能阻塞主线程(不能用Thread.Sleep) , 这个时候可以用Task.Delay,并在前面加await关键字

 

如【案例8】 耗时:Max(2+3 , 5+2)=7s

 

//利用Task.Delay(2000);等待

private static async Task<String> NewMethod11Async()

{

    //调用异步方法之前需要等待2s

    await Task.Delay(2000);

 

    //下面的操作耗时3s

    HttpClient http = new HttpClient();

    var httpContent = new StringContent(“”, Encoding.UTF8, “application/json”);

    //执行业务

    var r1 = await http.PostAsync(“http://localhost:2788/Home/GetMsg1”, httpContent);

    return r1.Content.ReadAsStringAsync().Result;

}

 

private static async Task<String> NewMethod12Async()

{

    //调用异步方法之前需要等待2s

    await Task.Delay(2000);

 

    //下面的操作耗时5s

    HttpClient http = new HttpClient();

    var httpContent = new StringContent(“”, Encoding.UTF8, “application/json”);

    //执行业务

    var r1 = await http.PostAsync(“http://localhost:2788/Home/GetMsg2”, httpContent);

    return r1.Content.ReadAsStringAsync().Result;

}

 

#region 案例8(利用Task.Delay执行异步方法的等待操作)

//结果是7s,且马上输出“我是主业务”,说明Task.Delay(),单独开启一个线程,不阻塞主线程。

{

    Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();

    Console.WriteLine(“开始执行”);

    Task<string> t1 = NewMethod11Async();

    Task<string> t2 = NewMethod12Async();

 

    Console.WriteLine(“我是主业务”);

    Console.WriteLine($”{t1.Result},{t2.Result}”);

    watch.Stop();

    Console.WriteLine($”耗时:{watch.ElapsedMilliseconds}”);

}

#endregion

 

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三. 异步方法返回类型

 

1. Task<T>, 处理含有返回值的异步方法,通过 .Result 等待异步方法执行完,且获取到返回值。

 

2. Task:调用方法不需要从异步方法中取返回值,但是希望检查异步方法的状态,那么可以选择可以返回 Task 类型的对象。不过,就算异步方法中包含 return 语句,也不会返回任何东西。

 

如【案例9】

 

//返回值为Task的方法

private static async Task NewMethod9Async()

{

    //下面的操作耗时3s

    HttpClient http = new HttpClient();

    var httpContent = new StringContent(“”, Encoding.UTF8, “application/json”);

    //执行业务

    var r1 = await http.PostAsync(“http://localhost:2788/Home/GetMsg1”, httpContent);

    Console.WriteLine(“NewMethod9Async执行完成”);

}

 

#region 案例9(返回值为Task的异步方法)

//结果是5s,说明异步方法和主线程的同步方法 在并行执行

{

    Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();

 

    Console.WriteLine(“开始执行”);

    Task t = NewMethod9Async();

 

    Console.WriteLine($”{nameof(t.Status)}: {t.Status}”);   //任务状态

    Console.WriteLine($”{nameof(t.IsCompleted)}: {t.IsCompleted}”);     //任务完成状态标识

    Console.WriteLine($”{nameof(t.IsFaulted)}: {t.IsFaulted}”);     //任务是否有未处理的异常标识

 

    //执行其他耗时操作,与此同时NewMethod9Async也在工作

    Thread.Sleep(5000);

 

    Console.WriteLine(“我是主业务”);

 

    t.Wait();

 

    Console.WriteLine($”{nameof(t.Status)}: {t.Status}”);   //任务状态

    Console.WriteLine($”{nameof(t.IsCompleted)}: {t.IsCompleted}”);     //任务完成状态标识

    Console.WriteLine($”{nameof(t.IsFaulted)}: {t.IsFaulted}”);     //任务是否有未处理的异常标识

 

    Console.WriteLine($”所有业务执行完成了”);

    watch.Stop();

    Console.WriteLine($”耗时:{watch.ElapsedMilliseconds}”);

}

#endregion

 

深入理解async和await的作用及各种适用场景和用法

 

PS:对于Task返回值的异步方法,可以调用Wait(),等 待该异步方法执行完,他和await不同,await必须出现在async关键字封装的方法中。

 

3. void:调用异步执行方法,不需要做任何交互

 

如【案例10】

 

//返回值是Void的方法

private static async void NewMethod10Async()

{

    //下面的操作耗时5s

    HttpClient http = new HttpClient();

    var httpContent = new StringContent(“”, Encoding.UTF8, “application/json”);

    //执行业务,假设这里主需要请求,不需要做任何交互

    var r1 = await http.PostAsync(“http://localhost:2788/Home/GetMsg1”, httpContent);

    Console.WriteLine(“NewMethod10Async执行完成”);

}

 

#region 案例10(返回值为Void的异步方法)

//结果是5s,说明异步方法和主线程的同步方法 在并行执行

{

    Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();

    Console.WriteLine(“开始执行”);

    NewMethod10Async();

    //执行其他耗时操作,与此同时NewMethod9Async也在工作

    Thread.Sleep(5000);

    Console.WriteLine(“我是主业务”);

    Console.WriteLine($”所有业务执行完成了”);

    watch.Stop();

    Console.WriteLine($”耗时:{watch.ElapsedMilliseconds}”);

}

#endregion

 

深入理解async和await的作用及各种适用场景和用法

 

四. 几个结论

 

1、异步方法到底开不开起新线程

 

异步和等待关键字不会导致其他线程创建。 因为异步方法本身并不会运行的线程,异步方法不需要多线程。 只有 + 当方法处于活动状态,则方法在当前同步上下文中运行并使用在线程的时间。 可以使用 Task.Run 移动 CPU 工作移到后台线程,但是,后台线程不利于等待结果变得可用处理。(来自MSDN原话)

 

2、async和await是一种异步编程模型,它本身并不能开启新线程,多用于将一些非阻止API或者开启新线程的操作封装起来,使其调用的时候像同步方法一样使用。

 

深入理解async和await的作用及各种适用场景和用法

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