进阶系列（12）—— C#异步编程

一、What's 异步？

     启动程序时，系统会在内存中创建一个新的进程。进程是构成运行程序资源的集合。

     在进程内部，有称为线程的内核对象，它代表的是真正的执行程序。系统会在 Main 方法的第一行语句就开始线程的执行。

     线程：

     ①默认情况，一个进程只包含一个线程，从程序的开始到执行结束；

     ②线程可以派生自其它线程，所以一个进程可以包含不同状态的多个线程，来执行程序的不同部分；

     ③一个进程中的多个线程，将共享该进程的资源；

     ④系统为处理器执行所规划的单元是线程，而非进程。

     一般来说我们写的控制台程序都只使用了一个线程，从第一条语句按顺序执行到最后一条。但在很多的情况下，这种简单的模型会在性能或用户体验上不好。

     例如：服务器要同时处理来自多个客户端程序的请求，又要等待数据库和其它设备的响应，这将严重影响性能。程序不应该将时间浪费在响应上，而要在等待的同时执行其它任务！

     现在我们开始进入异步编程。在异步程序中，代码不需要按照编写时的顺序执行。这时我们需要用到 C# 5.0 引入的 async/await 来构建异步方法。

     我们先看一下不用异步的示例：

 1     class Program
 2     {
 3         //创建计时器
 4         private static readonly Stopwatch Watch = new Stopwatch();
 5 
 6         private static void Main(string[] args)
 7         {
 8             //启动计时器
 9             Watch.Start();
10 
11             const string url1 = "http://www.cnblogs.com/";
12             const string url2 = "http://www.cnblogs.com/liqingwen/";
13 
14             //两次调用 CountCharacters 方法（下载某网站内容，并统计字符的个数）
15             var result1 = CountCharacters(1, url1);
16             var result2 = CountCharacters(2, url2);
17 
18             //三次调用 ExtraOperation 方法（主要是通过拼接字符串达到耗时操作）
19             for (var i = 0; i < 3; i++)
20             {
21                 ExtraOperation(i + 1);
22             }
23 
24             //控制台输出
25             Console.WriteLine($"{url1} 的字符个数：{result1}");
26             Console.WriteLine($"{url2} 的字符个数：{result2}");
27 
28             Console.Read();
29         }
30 
31         /// <summary>
32         /// 统计字符个数
33         /// </summary>
34         /// <param name="id"></param>
35         /// <param name="address"></param>
36         /// <returns></returns>
37         private static int CountCharacters(int id, string address)
38         {
39             var wc = new WebClient();
40             Console.WriteLine($"开始调用 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
41 
42             var result = wc.DownloadString(address);
43             Console.WriteLine($"调用完成 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
44 
45             return result.Length;
46         }
47 
48         /// <summary>
49         /// 额外操作
50         /// </summary>
51         /// <param name="id"></param>
52         private static void ExtraOperation(int id)
53         {
54             //这里是通过拼接字符串进行一些相对耗时的操作
55             var s = "";
56 
57             for (var i = 0; i < 6000; i++)
58             {
59                 s += i;
60             }
61 
62             Console.WriteLine($"id = {id} 的 ExtraOperation 方法完成：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
63         }
64     }

   

 

 

 

 

 图1-1 运行的效果图，以毫秒（ms）为单位

【备注】一般来说，直接拼接字符串是一种比较耗性能的手段，如果对字符串拼接有性能要求的话应该使用 StringBuilder。

【注意】每次运行的结果可能不同。不管哪次调试，绝大部分时间都浪费前两次调用（CountCharacters 方法），即在等待网站的响应上。

　　

 

 

 

图1-2 根据执行结果所画的时间轴

有人曾幻想着这样提高性能的方法：在调用 A 方法时，不等它执行完，直接执行 B 方法，然后等 A 方法执行完成再处理。

 C# 的 async/await 就可以允许我们这么弄。

 1     class Program
 2     {
 3         //创建计时器
 4         private static readonly Stopwatch Watch = new Stopwatch();
 5 
 6         private static void Main(string[] args)
 7         {
 8             //启动计时器
 9             Watch.Start();
10 
11             const string url1 = "http://www.cnblogs.com/";
12             const string url2 = "http://www.cnblogs.com/liqingwen/";
13 
14             //两次调用 CountCharactersAsync 方法（异步下载某网站内容，并统计字符的个数）
15             Task<int> t1 = CountCharactersAsync(1, url1);
16             Task<int> t2 = CountCharactersAsync(2, url2);
17 
18             //三次调用 ExtraOperation 方法（主要是通过拼接字符串达到耗时操作）
19             for (var i = 0; i < 3; i++)
20             {
21                 ExtraOperation(i + 1);
22             }
23 
24             //控制台输出
25             Console.WriteLine($"{url1} 的字符个数：{t1.Result}");
26             Console.WriteLine($"{url2} 的字符个数：{t2.Result}");
27 
28             Console.Read();
29         }
30 
31         /// <summary>
32         /// 统计字符个数
33         /// </summary>
34         /// <param name="id"></param>
35         /// <param name="address"></param>
36         /// <returns></returns>
37         private static async Task<int> CountCharactersAsync(int id, string address)
38         {
39             var wc = new WebClient();
40             Console.WriteLine($"开始调用 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
41 
42             var result = await wc.DownloadStringTaskAsync(address);
43             Console.WriteLine($"调用完成 id = {id}：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
44 
45             return result.Length;
46         }
47 
48         /// <summary>
49         /// 额外操作
50         /// </summary>
51         /// <param name="id"></param>
52         private static void ExtraOperation(int id)
53         {
54             //这里是通过拼接字符串进行一些相对耗时的操作
55             var s = "";
56 
57             for (var i = 0; i < 6000; i++)
58             {
59                 s += i;
60             }
61 
62             Console.WriteLine($"id = {id} 的 ExtraOperation 方法完成：{Watch.ElapsedMilliseconds} ms");
63         }
64     }

 

 

 

 

 

 图1-3 修改后的执行结果图

 

 

图1-4 根据加入异步后的执行结果画的时间轴。

 

我们观察时间轴发现，新版代码比旧版快了不少（由于网络波动的原因，很可能会出现耗时比之前长的情况）。这是由于 ExtraOperation 方法的数次调用是在 CountCharactersAsync 方法调用时等待响应的过程中进行的。所有的工作都是在主线程中完成的，没有创建新的线程。

【改动分析】只改了几个细节的地方，直接展开代码的话可能看不出来，改动如下：

 　　

 图1-5

　　图1-6

 

　　

①从 Main 方法执行到 CountCharactersAsync(1, url1) 方法时，该方法会立即返回，然后才会调用它内部的方法开始下载内容。该方法返回的是一个 Task<int> 类型的占位符对象，表示计划进行的工作。这个占位符最终会返回 int 类型的值。

②这样就可以不必等 CountCharactersAsync(1, url1) 方法执行完成就可以继续进行下一步操作。到执行 CountCharactersAsync(2, url2)  方法时，跟 ① 一样返回 Task<int> 对象。

③然后，Main 方法继续执行三次 ExtraOperation 方法，同时两次 CountCharactersAsync 方法依然在持续工作 。

④t1.Result 和 t2.Result 是指从 CountCharactersAsync 方法调用的 Task<int> 对象取结果，如果还没有结果的话，将阻塞，直有结果返回为止。

二、async/await 结构

     先解析一下专业名词：

     同步方法：一个程序调用某个方法，等到其执行完成之后才进行下一步操作。这也是默认的形式。

     异步方法：一个程序调用某个方法，在处理完成之前就返回该方法。通过 async/await 我们就可以实现这种类型的方法。

     async/await 结构可分成三部分：

     （1）调用方法：该方法调用异步方法，然后在异步方法执行其任务的时候继续执行；

     （2）异步方法：该方法异步执行工作，然后立刻返回到调用方法；

     （3）await 表达式：用于异步方法内部，指出需要异步执行的任务。一个异步方法可以包含多个 await 表达式（不存在 await 表达式的话 IDE 会发出警告）。

　　现在我们来分析一下示例。

　　

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                图2-1

 三、What’s 异步方法

     异步方法：在执行完成前立即返回调用方法，在调用方法继续执行的过程中完成任务。

     语法分析：

     （1）关键字：方法头使用 async 修饰。

     （2）要求：包含 N（N>0） 个 await 表达式（不存在 await 表达式的话 IDE 会发出警告），表示需要异步执行的任务。

     （3）返回类型：只能返回 3 种类型（void、Task 和 Task<T>）。Task 和 Task<T> 标识返回的对象会在将来完成工作，表示调用方法和异步方法可以继续执行。

     （4）参数：数量不限，但不能使用 out 和 ref 关键字。

     （5）命名约定：方法后缀名应以 Async 结尾。

     （6）其它：匿名方法和 Lambda 表达式也可以作为异步对象；async 是一个上下文关键字；关键字 async 必须在返回类型前。

 

图3-1 异步方法的简单结构图

（一）介绍异步方法

     异步方法：在执行完成前立即返回调用方法，在调用方法继续执行的过程中完成任务。

     语法分析：

     （1）关键字：方法头使用 async 修饰。

     （2）要求：包含 N（N>0） 个 await 表达式（不存在 await 表达式的话 IDE 会发出警告），表示需要异步执行的任务。【备注】感谢 czcz1024 的修正与补充：没有的话，就和普通方法一样执行了。

     （3）返回类型：只能返回 3 种类型（void、Task 和 Task<T>）。Task 和 Task<T> 标识返回的对象会在将来完成工作，表示调用方法和异步方法可以继续执行。

     （4）参数：数量不限。但不能使用 out 和 ref 关键字。

     （5）命名约定：方法后缀名应以 Async 结尾。

     （6）其它：匿名方法和 Lambda 表达式也可以作为异步对象；async 是一个上下文关键字；关键字 async 必须在返回类型前。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                          图1 异步方法的简单结构图

　　关于 async 关键字：

　　①在返回类型之前包含 async 关键字

　　②它只是标识该方法包含一个或多个 await 表达式，即，它本身不创建异步操作。

　　③它是上下文关键字，即可作为变量名。

　　现在先来简单分析一下这三种返回值类型：void、Task 和 Task<T>

　　（1）Task<T>：调用方法要从调用中获取一个 T 类型的值，异步方法的返回类型就必须是Task<T>。调用方法从 Task 的 Result 属性获取的就是 T 类型的值。

 1         private static void Main(string[] args)
 2         {
 3             Task<int> t = Calculator.AddAsync(1, 2);
 4 
 5             //一直在干活
 6 
 7             Console.WriteLine($"result: {t.Result}");
 8 
 9             Console.Read();
10         }

 1     internal class Calculator
 2     {
 3         private static int Add(int n, int m)
 4         {
 5             return n + m;
 6         }
 7 
 8         public static async Task<int> AddAsync(int n, int m)
 9         {
10             int val = await Task.Run(() => Add(n, m));
11 
12             return val;
13         }
14     }

                                     图2

                                     图3

　（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。

 1         private static void Main(string[] args)
 2         {
 3             Task t = Calculator.AddAsync(1, 2);
 4 
 5             //一直在干活
 6 
 7             t.Wait();
 8             Console.WriteLine("AddAsync 方法执行完成");
 9 
10             Console.Read();
11         }

 1     internal class Calculator
 2     {
 3         private static int Add(int n, int m)
 4         {
 5             return n + m;
 6         }
 7 
 8         public static async Task AddAsync(int n, int m)
 9         {
10             int val = await Task.Run(() => Add(n, m));
11             Console.WriteLine($"Result: {val}");
12         }
13     }

                            图4

                                      图5

　　（3）void：调用方法执行异步方法，但又不需要做进一步的交互。 

 1         private static void Main(string[] args)
 2         {
 3             Calculator.AddAsync(1, 2);
 4 
 5             //一直在干活
 6 
 7             Thread.Sleep(1000); //挂起1秒钟
 8             Console.WriteLine("AddAsync 方法执行完成");
 9 
10             Console.Read();
11         }

 1     internal class Calculator
 2     {
 3         private static int Add(int n, int m)
 4         {
 5             return n + m;
 6         }
 7 
 8         public static async void AddAsync(int n, int m)
 9         {
10             int val = await Task.Run(() => Add(n, m));
11             Console.WriteLine($"Result: {val}");
12         }
13     }

                                       图6

                                           图7

四、控制流

     异步方法的结构可拆分成三个不同的区域：

     （1）表达式之前的部分：从方法头到第一个 await 表达式之间的所有代码。

     （2）await 表达式：将被异步执行的代码。

     （3）表达式之后的部分：await 表达式的后续部分。

 

　                                                                                           　图1-1

　　该异步方法执行流程：从await表达式之前的地方开始，同步执行到第一个 await，标识着第一部分执行结束，一般来说此时 await 工作还没完成。当await 任务完成后，该方法将继续同步执行后续部分。在执行的后续部分中，如果依然存在 await，就重复上述过程。

　　当到达 await 表达式时，线程将从异步方法返回到调用方法。如果异步方法的返回类型为 Task 或 Task<T>，会创建一个 Task 对象，标识需要异步完成的任务，然后将 Task 返回来调用方法。

 

　

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                   　图1-2

　　异步方法的控制流：

　　①异步执行 await 表达式的空闲任务。

　　②await 表达式执行完成，继续执行后续部分。如再遇到 await 表达式，按相同情况进行处理。

　　③到达末尾或遇到 return 语句时，根据返回类型可以分三种情况：

　　　　a.void：退出控制流。

　　　　b.Task：设置 Task 的属性并退出。

　　　　c.Task<T>：设置 Task 的属性和返回值（Result 属性）并退出。

　　④同时，调用方法将继续执行，从异步方法获取 Task 对象。需要值的时候，会暂停等到 Task 对象的 Result 属性被赋值才会继续执行。

 

　　【难点】

　　①第一次遇到 await 所返回对象的类型。这个返回类型就是同步方法头的返回类型，跟 await 表达式的返回值没有关系。

　　②到达异步方法的末尾或遇到 return 语句，它并没有真正的返回一个值，而是退出了该方法。

五、await 表达式

　　await 表达式指定了一个异步执行的任务。默认情况，该任务在当前线程异步执行。

　　每一个任务就是一个 awaitable 类的实例。awaitable 类型指包含 GetAwaiter() 方法的类型。

　　实际上，你并不需要构建自己的 awaitable，一般只需要使用 Task 类，它就是 awaitable。

　　最简单的方式是在方法中使用 Task.Run() 来创建一个 Task。【注意】它是在不同的线程上执行方法。

　　让我们一起来看看示例。

 1     internal class Program
 2     {
 3         private static void Main(string[] args)
 4         {
 5             var t = Do.GetGuidAsync();
 6             t.Wait();
 7 
 8             Console.Read();
 9         }
10 
11 
12         private class Do
13         {
14             /// <summary>
15             /// 获取 Guid
16             /// </summary>
17             /// <returns></returns>
18             private static Guid GetGuid()   //与Func<Guid> 兼容
19             {
20                 return Guid.NewGuid();
21             }
22 
23             /// <summary>
24             /// 异步获取 Guid
25             /// </summary>
26             /// <returns></returns>
27             public static async Task GetGuidAsync()
28             {
29                 var myFunc = new Func<Guid>(GetGuid);
30                 var t1 = await Task.Run(myFunc);
31 
32                 var t2 = await Task.Run(new Func<Guid>(GetGuid));
33 
34                 var t3 = await Task.Run(() => GetGuid());
35 
36                 var t4 = await Task.Run(() => Guid.NewGuid());
37 
38                 Console.WriteLine($"t1: {t1}");
39                 Console.WriteLine($"t2: {t2}");
40                 Console.WriteLine($"t3: {t3}");
41                 Console.WriteLine($"t4: {t4}");
42             }
43         }
44     }

图2-1

图2-2

 　　上面 4 个 Task.Run() 都是采用了 Task Run(Func<TReturn> func) 形式来直接或间接调用 Guid.NewGuid()。

　　 Task.Run() 支持 4 中不同的委托类型所表示的方法：Action、Func<TResult>、Func<Task> 和 Func<Task<TResult>>

 1     internal class Program
 2     {
 3         private static void Main(string[] args)
 4         {
 5             var t = Do.GetGuidAsync();
 6             t.Wait();
 7 
 8             Console.Read();
 9         }
10 
11         private class Do
12         {
13             public static async Task GetGuidAsync()
14             {
15                 await Task.Run(() => { Console.WriteLine(Guid.NewGuid()); });   //Action
16 
17                 Console.WriteLine(await Task.Run(() => Guid.NewGuid()));    //Func<TResult>
18 
19                 await Task.Run(() => Task.Run(() => { Console.WriteLine(Guid.NewGuid()); }));   //Func<Task>
20 
21                 Console.WriteLine(await Task.Run(() => Task.Run(() => Guid.NewGuid())));    //Func<Task<TResult>>
22             }
23         }
24     }

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图2-3 Task.Run() 方法的重载

六、How 取消异步操作

 　　CancellationToken 和 CancellationTokenSource 这两个类允许你终止执行异步方法。

　　（1）CancellationToken 对象包含任务是否被取消的信息；如果该对象的属性 IsCancellationRequested 为 true，任务需停止操作并返回；该对象操作是不可逆的，且只能使用（修改）一次，即该对象内的 IsCancellationRequested 属性被设置后，就不能改动。

　　（2）CancellationTokenSource 可创建 CancellationToken 对象，调用 CancellationTokenSource 对象的 Cancel 方法，会使该对象的 CancellationToken 属性 IsCancellationRequested 设置为 true。

　　【注意】调用 CancellationTokenSource 对象的 Cancel 方法，并不会执行取消操作，而是会将该对象的 CancellationToken 属性 IsCancellationRequested 设置为 true。

　　示例

 1     internal class Program
 2     {
 3         private static void Main(string[] args)
 4         {
 5             CancellationTokenSource source = new CancellationTokenSource();
 6             CancellationToken token = source.Token;
 7 
 8             var t = Do.ExecuteAsync(token);
 9 
10             //Thread.Sleep(3000);   //挂起 3 秒
11             //source.Cancel();    //传达取消请求
12 
13             t.Wait(token);  //等待任务执行完成
14             Console.WriteLine($"{nameof(token.IsCancellationRequested)}: {token.IsCancellationRequested}");
15 
16             Console.Read();
17         }
18 
19 
20     }
21 
22     internal class Do
23     {
24         /// <summary>
25         /// 异步执行
26         /// </summary>
27         /// <param name="token"></param>
28         /// <returns></returns>
29         public static async Task ExecuteAsync(CancellationToken token)
30         {
31             if (token.IsCancellationRequested)
32             {
33                 return;
34             }
35 
36             await Task.Run(() => CircleOutput(token), token);
37         }
38 
39         /// <summary>
40         /// 循环输出
41         /// </summary>
42         /// <param name="token"></param>
43         private static void CircleOutput(CancellationToken token)
44         {
45             Console.WriteLine($"{nameof(CircleOutput)} 方法开始调用：");
46 
47             const int num = 5;
48             for (var i = 0; i < num; i++)
49             {
50                 if (token.IsCancellationRequested)  //监控 CancellationToken
51                 {
52                     return;
53                 }
54 
55                 Console.WriteLine($"{i + 1}/{num} 完成");
56                 Thread.Sleep(1000);
57             }
58         }
59     }

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图3-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图3-2 注释两行代码

 

 

 

 

 

图3-3：图3-1和图3-2的执行结果（注释两行代码）

上图是不调用 Cancel() 方法的结果图，不会取消任务的执行。

下图在 3 秒后调用 Cancel() 方法取消任务的执行：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图3-4：去掉注释

 

 

 

 

图3-5：图3-1和图3-4的执行结果（去掉注释）

七、异常处理

　　await 表达式也可以使用 try...catch...finally 结构。

 1     internal class Program
 2     {
 3         private static void Main(string[] args)
 4         {
 5             var t = DoExceptionAsync();
 6             t.Wait();
 7 
 8             Console.WriteLine($"{nameof(t.Status)}: {t.Status}");   //任务状态
 9             Console.WriteLine($"{nameof(t.IsCompleted)}: {t.IsCompleted}");     //任务完成状态标识
10             Console.WriteLine($"{nameof(t.IsFaulted)}: {t.IsFaulted}");     //任务是否有未处理的异常标识
11 
12             Console.Read();
13         }
14 
15         /// <summary>
16         /// 异常操作
17         /// </summary>
18         /// <returns></returns>
19         private static async Task DoExceptionAsync()
20         {
21             try
22             {
23                 await Task.Run(() => { throw new Exception(); });
24             }
25             catch (Exception)
26             {
27                 Console.WriteLine($"{nameof(DoExceptionAsync)} 出现异常！");
28             }
29         }
30     }

 

 

 

  图1-1

【分析】await 表达式位于 try 块中，按普通的方式处理异常。但是，为什么图中的状态（Status）、是否完成标识（IsCompleted）和是否失败标识（IsFaulted）分别显示：运行完成（RanToCompletion） 、已完成（True） 和 未失败（False） 呢？因为：任务没有被取消，并且异常都已经处理完成！

八、在调用方法中同步等待任务

　　调用方法可能在某个时间点上需要等待某个特殊的 Task 对象完成，才执行后面的代码。此时，可以采用实例方法 Wait 。

 1     internal class Program
 2     {
 3         private static void Main(string[] args)
 4         {
 5             var t = CountCharactersAsync("http://www.cnblogs.com/liqingwen/");
 6 
 7             t.Wait();   //等待任务结束
 8             Console.WriteLine($"Result is {t.Result}");
 9 
10             Console.Read();
11         }
12 
13         /// <summary>
14         /// 统计字符数量
15         /// </summary>
16         /// <param name="address"></param>
17         /// <returns></returns>
18         private static async Task<int> CountCharactersAsync(string address)
19         {
20             var result = await Task.Run(() => new WebClient().DownloadStringTaskAsync(address));
21             return result.Length;
22         }
23     }

 

 

图2-1

 Wait() 适合用于单一 Task 对象，如果想操作一组对象，可采用 Task 的两个静态方法 WaitAll() 和 WaitAny() 。

 1     internal class Program
 2     {
 3         private static int time = 0;
 4         private static void Main(string[] args)
 5         {
 6             var t1 = GetRandomAsync(1);
 7             var t2 = GetRandomAsync(2);
 8 
 9             //IsCompleted 任务完成标识
10             Console.WriteLine($"t1.{nameof(t1.IsCompleted)}: {t1.IsCompleted}");    
11             Console.WriteLine($"t2.{nameof(t2.IsCompleted)}: {t2.IsCompleted}");
12 
13             Console.Read();
14         }
15 
16         /// <summary>
17         /// 获取一个随机数
18         /// </summary>
19         /// <param name="id"></param>
20         /// <returns></returns>
21         private static async Task<int> GetRandomAsync(int id)
22         {
23             var num = await Task.Run(() =>
24             {
25                 time++;
26                 Thread.Sleep(time * 100);
27                 return new Random().Next();
28             });
29 
30             Console.WriteLine($"{id} 已经调用完成");
31             return num;
32         }
33     }

 

 

 

图2-2 两个任务的 IsCompleted 属性都显示未完成

现在，在 Main() 方法中新增两行代码（6 和 7 两行），尝试调用 WaitAll() 方法。

 1         private static void Main(string[] args)
 2         {
 3             var t1 = GetRandomAsync(1);
 4             var t2 = GetRandomAsync(2);
 5 
 6             Task<int>[] tasks = new Task<int>[] { t1, t2 };
 7             Task.WaitAll(tasks);    //等待任务全部完成，才继续执行
 8 
 9             //IsCompleted 任务完成标识
10             Console.WriteLine($"t1.{nameof(t1.IsCompleted)}: {t1.IsCompleted}");    
11             Console.WriteLine($"t2.{nameof(t2.IsCompleted)}: {t2.IsCompleted}");
12 
13             Console.Read();
14         }

 

 

 

 

图2-3 两个任务的 IsCompleted 属性都显示 True

现在，再次将第 7 行改动一下，调用 WaitAny() 方法试试。 

 1         private static void Main(string[] args)
 2         {
 3             var t1 = GetRandomAsync(1);
 4             var t2 = GetRandomAsync(2);
 5 
 6             Task<int>[] tasks = new Task<int>[] { t1, t2 };
 7             Task.WaitAny(tasks);    //等待任一 Task 完成，才继续执行
 8 
 9             //IsCompleted 任务完成标识
10             Console.WriteLine($"t1.{nameof(t1.IsCompleted)}: {t1.IsCompleted}");    
11             Console.WriteLine($"t2.{nameof(t2.IsCompleted)}: {t2.IsCompleted}");
12 
13             Console.Read();
14         }

 

 

 

图2-4 有一个任务的 IsCompleted 属性显示 True （完成） 就继续执行

九、在异步方法中异步等待任务

　　上节说的是如何使用 WaitAll() 和 WaitAny() 同步地等待 Task 完成。这次我们使用 Task.WhenAll() 和 Task.WhenAny()  在异步方法中异步等待任务。

 1     internal class Program
 2     {
 3         private static int time = 0;
 4 
 5         private static void Main(string[] args)
 6         {
 7             var t = GetRandomAsync();
 8 
 9             Console.WriteLine($"t.{nameof(t.IsCompleted)}: {t.IsCompleted}");
10             Console.WriteLine($"Result: {t.Result}");
11 
12             Console.Read();
13         }
14 
15         /// <summary>
16         /// 获取一个随机数
17         /// </summary>
18         /// <param name="id"></param>
19         /// <returns></returns>
20         private static async Task<int> GetRandomAsync()
21         {
22             time++;
23             var t1 = Task.Run(() =>
24             {
25                 Thread.Sleep(time * 100);
26                 return new Random().Next();
27             });
28 
29             time++;
30             var t2 = Task.Run(() =>
31             {
32                 Thread.Sleep(time * 100);
33                 return new Random().Next();
34             });
35 
36             //异步等待集合内的 Task 都完成，才进行下一步操作
37             await Task.WhenAll(new List<Task<int>>() { t1, t2 });
38 
39             Console.WriteLine($"    t1.{nameof(t1.IsCompleted)}: {t1.IsCompleted}");
40             Console.WriteLine($"    t2.{nameof(t2.IsCompleted)}: {t2.IsCompleted}");
41 
42             return t1.Result + t2.Result;
43         }
44     }

 

 

 

图3-1 调用 WhenAll()  方法

【注意】WhenAll() 异步等待集合内的 Task 都完成，不会占用主线程的时间。

现在，我们把 GetRandomAsync() 方法内的 WhenAll() 方法替换成 WhenAny()，并且增大一下线程挂起时间，最终改动如下：

 1         private static async Task<int> GetRandomAsync()
 2         {
 3             time++;
 4             var t1 = Task.Run(() =>
 5             {
 6                 Thread.Sleep(time * 100);
 7                 return new Random().Next();
 8             });
 9 
10             time++;
11             var t2 = Task.Run(() =>
12             {
13                 Thread.Sleep(time * 500);   //这里由 100 改为 500，不然看不到效果
14                 return new Random().Next();
15             });
16 
17             //异步等待集合内的 Task 都完成，才进行下一步操作
18             //await Task.WhenAll(new List<Task<int>>() { t1, t2 });
19             await Task.WhenAny(new List<Task<int>>() { t1, t2 });
20 
21             Console.WriteLine($"    t1.{nameof(t1.IsCompleted)}: {t1.IsCompleted}");
22             Console.WriteLine($"    t2.{nameof(t2.IsCompleted)}: {t2.IsCompleted}");
23 
24             return t1.Result + t2.Result;
25         }

 

 

 

图3-2 调用 WhenAny() 方法

十、Task.Delay() 暂停执行

　　Task.Delay() 方法会创建一个 Task 对象，该对象将暂停其在线程中的处理，并在一定时间之后完成。和 Thread.Sleep 不同的是，它不会阻塞线程，意味着线程可以继续处理其它工作。

 1     internal class Program
 2     {
 3         private static void Main(string[] args)
 4         {
 5             Console.WriteLine($"{nameof(Main)} - start.");
 6             DoAsync();
 7             Console.WriteLine($"{nameof(Main)} - end.");
 8 
 9             Console.Read();
10         }
11 
12         private static async void DoAsync()
13         {
14             Console.WriteLine($"    {nameof(DoAsync)} - start.");
15 
16             await Task.Delay(500);
17 
18             Console.WriteLine($"    {nameof(DoAsync)} - end.");
19         }
20     }