深度理解c#异步编程

什么是异步？

异步(Asynchronos)，正如其名称，是同步(Synchronos)的对应。很多新手往往会把异步与多线程划等号，事实上并非如此。尽管有些异步操作涉及多线程，异步和多线程并没有必然的关系，我们应当分开进行理解。
说起同步，大家一定相当了解。我们平时写的普通的控制台程序一般就是同步的。如果您是大学生，一般基础的c语言课程中写的所有程序也是同步的。同步操作往往易于理解，方便设计。而异步操作则在设计上稍微困难一些，但是用的好则能大幅度提升程序性能。
异步代码一度相当难以构建，因为他涉及各种回调地设计，可以使代码变得相当复杂。但是c#作为Task-based Asynchronous Pattern (TAP) 实现的鼻祖之一，可以利用Task快速而轻松地实现异步操作。本文将仅介绍TAP

TAP的基础使用

在TAP中，一个异步操作被抽象为Task，若它有返回值则是Task<T>，定义一个最简单的异步方法你只需要：

async Task DoAsync()
{

}

在某个方法前加上async关键字，并且让它拥有Task<T>或Task类型的返回值。这样，你就成功的构造了一个异步方法。
在构造成功后，使用异步方法时，你可以：

async Task Caller()
{
    await DoAsync();
}

注意，这里使用了await关键字。这个关键字会强迫调用DoAsync函数的线程等待DoAsync方法执行完毕。await关键字只能在异步方法中使用
在MSDOCS中，TAP的教程编写者用做早饭写了个很详细的例子，若您对TAP缺少最基础的了解，请点击此处

TAP in depth

看到这里，我将假设您已经了解了TAP的基础使用。如果您没有，请返回查看上节里的教程链接。
虽然MSDOCS的教程里的例子写的非常形象，易于理解。但是这个例子有一定的误导性。看完这个文章的很多新手容易将异步方法与多线程划等号，认为所谓异步方法就是额外开一个线程执行的方法，实际上并非如此。我将举例说明。
以上一节的两个方法举例，我们来分析一下他的执行过程：

Caller开始执行，使用线程id为1
Caller调用DoAsync方法并等待，进入DoAsync方法后，查看所在线程，仍然为1
DoAsync执行完毕，返回Caller，查看所在线程，仍然为1

看到这个过程，可能就有人不理解了。但是我可没有乱说，不信的话我们可以加断点，查看Thread.CurrentThread.ManagedThreadId的值，我敢打赌它在Caller执行开始后就没有变过。也就是说上方的方法，完全是在一个线程执行的，和普通的方法几乎没有任何区别(唯一的区别是：多生成了两个Task，浪费更多性能)
这时候可能有人就会说异步骗人了。其实并不是异步骗人，是我们的使用方法不对。如果我们真的想要开一个新的线程，我们应该把这样：

async Task DoAsync()
{
    await Task.Yield();
}

这样的话，你会看到await Task.Yield();前后是不一样的线程。
await Task.Yield();实际上是一个语法糖，它等效于

async Task Caller()
{
    Task.Run(async ()=>await DoAsync());
}

所以，其实所有的异步方法可以分为两种：真异步和假异步，假异步和同步方法是一样的。也就是说

async Task DoAsync()
{
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine(2);
}
async Task Caller()
{
    await DoAsync();
    Console.WriteLine(1);
    Console.ReadKey();
}

和

async Task DoAsync()
{
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine(2);
}
async Task Caller()
{
    //去除await
    DoAsync();
    Console.WriteLine(1);
    Console.ReadKey();
}

效果实际是一样的，都是先输出2再输出1.
判断一个方法是否是假异步有以下的技巧：

所有别人封装的异步方法一定是真异步(除非封装者完全不懂异步，这种概率很小)
所有调用真异步方法并await的异步方法也是真异步方法
Task.Run()是个真异步方法
Task.Factory.StartNew()是个真异步方法

注意事项

上方，我举例时拿多线程说明了真异步和假异步的区别。但是需注意，真异步不一定是多线程的。除了使用Task.Run()构建的多线程真异步，还有一种很常见的异步，就是os操作异步。
在现代电脑上，io操作一般由os进行，而不是应用程序本身。所以io操作实际上并不占用程序本身的运算资源。因此，c#的开发者给很多基础的io操作设计了异步版本，让程序能够在os进行io操作时进行其他的活动。

async Task DoAsync()
{
    //换为由os计时的Delay
    await Task.Delay(1000);
    Console.WriteLine(2);
}
async Task Caller()
{
    //去除await
    DoAsync();
    Console.WriteLine(1);
    Console.ReadKey();
}

把我们上节举例的代码替换为上方的代码，你就会发现1比2先打印出来。因为await Task.Delay(1000);会通知os来计时，在此时我们的程序的当前线程是可以继续执行其他任务的--也就是Console.WriteLine(1);
整体过程解释如下：

开始执行Caller，线程id为1.
进入DoAsync方法，线程id仍然是1.
线程1调用await Task.Delay(1000);，此操作交由os执行，线程1控制权被释放
操作Console.WriteLine(1);发现线程1可用，使用它打印1.
操作Console.ReadKey();在线程1上继续执行，开始等待用户输入
os执行await Task.Delay(1000);完毕，回调.net程序，通知DoAsync继续执行。
DoAsync请求线程池，线程池提供可用线程(不可能是线程1，线程1正在等待用户输入(Console.ReadKey();))，继续执行，打印2.

async/await的危险情况

尽管TAP强大无比，但是错误的使用它可能造成死锁。这部分我先占个坑，等待以后补充。

以上就是c#的异步操作需要注意的文章，如果对您有帮助，点一个👍吧

其他教程

ASP. Net Core

本文章使用limfx的vsocde插件快速发布