C#（99）：四、Async和Await使异步编程更简单

一、Asynchronous methods 异步方法

.NET 4.5 的推出，对于C#又有了新特性的增加——就是C#5.0中async和await两个关键字，这两个关键字简化了异步编程。

1. 使用async修饰的方法被称为异步方法，这个方法调用时应该在前面加上await。
2. 异步方法命名应该以Async结尾，这样大家知道调用的时候使用await。

async和await关键字只是编译器的功能，编译器最终会用Task类创建代码。

1、创建返回任务的异步方法

建立一个同步方法Greeting，该方法在等待一段时间后，返回一个字符串。

private string Greeting(int delay, string name)
 {
     System.Threading.Thread.Sleep(delay);

     return string.Format("Hello, {0}.", name);
 }

定义一个方法GreetingAsync，可以使方法异步化，其传入的参数不做强制要求。

异步方法，返回类型必须为Task、Task<TResult>或void。不能作为程序的入口点，即Main方法不能使用async修饰符。

基于任务的异步模式指定，并返回一个任务。

注意，该方法返回的是Task<string>，定义了一个返回字符串的任务，与同步方法返回值一致。

private Task<string> GreetingAsync(string name, int delay = 3000)
{   

 return Task.Run<string>(() =>
    {  return Greeting(delay, name);
    });
}

2、调用异步方法

可以使用await关键字调用返回任务的异步方法GreetingAsync。

注意：await修饰符只能用于返回Task或者Task<TResult>的方法。

并且使用await关键字的方法，这里是CallerWithAsync()，必须要用async关键字修饰符声明。

在GreetingAsync方法完成前，被async关键字修饰的方法内await关键字后面的代码不会继续执行。

但是，启动被async关键字修饰的方法的线程可以被重用，而没有被阻塞。

public async void CallerWithAsync()
{   

    string result = await GreetingAsync("Nigel", 2000);
    Console.WriteLine(result);
}

3、简单实例

void Main()
{
    DisplayValue();
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("MyClass() End.");
}

public async void DisplayValue()
{
    double result = await GetValueAsync(1234.5, 1.01);//此处会开新线程处理GetValueAsync任务，然后方法马上返回。这之后的所有代码都会被封装成委托，在GetValueAsync任务完成时调用
    System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Value is : " + result);
}

public Task<double> GetValueAsync(double num1, double num2)
{
    return Task.Run(() =>
    {
        for (int i = 0; i < 1000000; i++)
        {
            num1 = num1 / num2;
        }
        return num1;
    });
}

上面在MyClass的构造函数里调用了async关键字标记的异步方法DisplayValue()，DisplayValue()方法里执行了一个await关键字标记的异步任务GetValueAsync()，这个异步任务必须是以Task或者Task<TResult>作为返回值的。

而我们也看到，异步任务执行完成时实际返回的类型是void或者TResult，DisplayValue()方法里await GetValueAsync()之后的所有代码都会在异步任务完成时才会执行。

DisplayValue()方法实际执行的代码如下：

public void DisplayValue()
{
    System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter<double> awaiter = GetValueAsync(1234.5, 1.01).GetAwaiter();
    awaiter.OnCompleted(() =>
        {
            double result = awaiter.GetResult();
            System.Diagnostics.Debug.WriteLine("Value is : " + result);
        });
} 

可以看到，async和await关键字只是把上面的代码变得更简单易懂而已。

程序的输出如下：

MyClass() End.

Value is : 2.47032822920623E-322

5、使用async 和await定义异步方法不会创建新线程, 它运行在现有线程上执行多个任务。

// 使用C# 5.0中提供的async 和await关键字来定义异步方法
// 从代码中可以看出C#5.0 中定义异步方法就像定义同步方法一样简单。
private async Task<long>  AccessWebAsync()
{
    MemoryStream content = new MemoryStream();

    // 对MSDN发起一个Web请求
    HttpWebRequest webRequest = WebRequest.Create("http://msdn.microsoft.com/zh-cn/") as HttpWebRequest;
    if (webRequest != null)
    {
        // 返回回复结果
        using (WebResponse response = await webRequest.GetResponseAsync())
        {
            using (Stream responseStream = response.GetResponseStream())
            {
                await responseStream.CopyToAsync(content);
            }
        }
    }

    txbAsynMethodID.Text = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString();
    return content.Length;
}

运行结果如下：

三、async和await关键字剖析

我们对比下上面使用async和await关键字来实现异步编程的代码和在第二部分的同步代码，有没有发现使用async和await关键字的异步实现和同步代码的实现很像,只是异步实现中多了async和await关键字和调用的方法都多了async后缀而已。

正是因为他们的实现很像，所以我在第四部分才命名为使用async和await使异步编程更简单，就像我们在写同步代码一样，并且代码的coding思路也是和同步代码一样，这样就避免考虑在APM中委托的回调等复杂的问题，以及在EAP中考虑各种事件的定义。

下面再分享下几个关于async和await常问的问题

问题一：是不是写了async关键字的方法就代表该方法是异步方法，不会堵塞线程呢？

　　答: 不是的，对于只标识async关键字的(指在方法内没有出现await关键字)的方法,调用线程会把该方法当成同步方法一样执行,所以然而会堵塞GUI线程,只有当async和await关键字同时出现，该方法才被转换为异步方法处理。

问题二：“async”关键字会导致调用方法用线程池线程运行吗?

　　答: 不会,被async关键字标识的方法不会影响方法是同步还是异步运行并完成,而是，它使方法可被分割成多个片段，其中一些片段可能异步运行，这样这个方法可能异步完成。这些片段界限就出现在方法内部显示使用”await”关键字的位置处。所以，如果在标记了”async”的方法中没有显示使用”await”，那么该方法只有一个片段，并且将以同步方式运行并完成。在await关键字出现的前面部分代码和后面部分代码都是同步执行的(即在调用线程上执行的，也就是GUI线程，所以不存在跨线程访问控件的问题)，await关键处的代码片段是在线程池线程上执行。总结为——使用async和await关键字实现的异步方法，此时的异步方法被分成了多个代码片段去执行的，而不是像之前的异步编程模型(APM)和EAP那样，使用线程池线程去执行一整个方法。