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所属分类：.NET技术

摘要

本文主要分为三个部分：1、语法格式2、线程调度情况3、编程注意事项* 阅读提示：鼠标悬停在章节标题上可见文章目录

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本文主要分为三个部分：

1、语法格式

2、线程调度情况

3、编程注意事项

* 阅读提示：鼠标悬停在章节标题上可见文章目录

异步编程（Task Asynchronous Programming，TAP），一种编程模式（Task-based Asynchronous Pattern）。

TAP 是 .NET 中推荐的异步编程模式，基于 Task 和 Task<TResult> 类型，用于表示异步。

异步编程一般应对两种场景，一是 I/O 绑定，当需要网络连接（连接数据库或读写到文件系统等）等耗时长的任务；二是 CPU 绑定，需要耗时长的计算。

1、简单的语法格式

.net 一直在为开发人员简化和标准化异步的写法，从 .net 4.5 开始就已经支持使用 aysnc 和 await 的关键字。

异步的语法格式如下：

private async Task<TResult> DoSomeStuffAsync(..)

{

await ..

}

l 关键词 async 本身不具备什么意义，只是装饰，当方法冠以 async 关键词，方法体内允许使用 await

l await 是标记需要等待的地方，但其本质并非阻塞线程。

l “非阻止操作”：指当运行到 await 时，会把当前线程返回到上一级调用者继续执行，如果没有上一级调用者，则该线程当场释放。

	非阻止操作	阻止操作	备注
任一任务完成	await Task.WhenAny	Task.WaitAny	非阻塞：线程遇到 await 时会返回上一层调用者继续执行，如果没有上一级调用者，则释放该线程；阻塞：线程在等待期间不能执行其他任务，也不释放线程，硬等
所有任务完成	await Task.WhenAll	Task.WaitAll
等待一段时间	await Task.Delay	Thread.Sleep

l 异步方法返回的值总是 Task 的实例，可以是 Task 类型或 Task<TResult>，其中 TResult 是执行的方法的返回类型

l 如果直接拿异步方法的结果，形如 var obj = GetSomethingAsync()，这个 obj 是一个 Task 对象，其中 obj.AsyncStatus，obj.Result 可见执行情况

l await + 执行异步方法，形如 await GetSomethingAsync() 会得到 TResult 实例

l 直接使用 task.Result 得到的任务结果其状态是未知的，应该使用 await task，保证任务是 Completed 的

l 一般地，异步方法的名字需要添加后缀 Async，以便于写代码的时候区分开同步方法和异步方法

l 等待异步任务的执行过程中，如果其中发生了错误，该异步任务的外层 try catch 会捕捉到，它也是一种任务结果

2、异步运行机制，线程调度

观察以下代码，思考一下控制台会输出什么？

    public static async Task Main(string[] args)     {         logMessage("Main <<----");         var task = GetUrlContentLengthAsync();         logMessage("Main ---->>");         await task;         logMessage("ALL COMPLETED");     }      static async Task<int> GetUrlContentLengthAsync()     {         logMessage("GetUrlContentLengthAsync start ");          using var client = new HttpClient();         Task<string> getStringTask = client.GetStringAsync("https://learn.microsoft.com/dotnet");          // Do some independent work..          var contents = await getStringTask;          logMessage("GetUrlContentLengthAsync end ");         return contents.Length;     }      static void logMessage(string msg)     {         Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("MM-dd HH:mm:ss.fff")} [{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}] {msg}");     }

打印结果：

11-18 18:34:34.563 [1] Main <<---- 11-18 18:34:34.632 [1] GetUrlContentLengthAsync start 11-18 18:34:34.810 [1] Main ---->> 11-18 18:34:37.283 [7] GetUrlContentLengthAsync end 11-18 18:34:37.286 [7] ALL COMPLETED

先分析一下 GetUrlContentLengthAsync 这个异步方法，简单归纳会存在以下步骤：

httpClient.GetStringAsync 发起 HTTP 请求，并立即返回一个未完成的任务。
await 关键字会暂停 GetStringAsync 方法的执行，并将控制权返回给调用方。
任务调度器通过操作系统的通知机制来监听 HTTP 请求的响应。
操作系统在后台监控 I/O 操作的状态，并在操作完成时通知应用程序。
任务调度器随后选择一个可用的线程来继续执行异步方法的剩余部分（await 之后）。

线程运行过程如下：

.net 非阻塞的异步编程及线程调度过程

* HTTP 请求是一个 I/O 操作，操作系统会通过 I/O 完成端口（IOCP）来处理这些操作。

* IOCP 是一种高效的机制，用于处理异步 I/O 操作。它允许操作系统在 I/O 操作完成时通知应用程序。

3、注意事项

l 如果调用了异步方法，一定要 await 任务执行结果

反面示例：

    public static async Task Main(string[] args)     {         logMessage("Main <<----");          // fault example: if do not wait the result then we will do not know what happened on it         GetSomeStuff();          logMessage("Main ---->>");     }