C# 异步编程（async&await）

什么是异步编程

每次启动程序时，系统会自动在内存中创建一个进程。进程是构成运行程序的资源的集合。这些资源包括虚地址空间、文件句柄和许多其他程序运行所需的资源。
在进程的内部，系统会创建一个称为线程的内核（Kerne ）的对象，它代表了真正的运行程序。线程是执行线程的简称。当进程建立，系统就会由主程序的Main方法的第一行语句处开始了线程的执行。

• 在默认情况下，一个进程只包含一个线程，即从程序的开始，一直执行到结束。
• 其实线程是可以派生其他线程，在任意时刻，一个进程都可以包含不同状态的多个线程，来执行程序的不同部分。
• 如果一个进程拥有一个线程，它们将共享进程的资源。
• 系统为处理器规划的执行单元，是线程而非进程。

在很多时候，我们在进程中使用单一线程从头到尾地执行程序，这种简单模式会导致性能和用户体验另人难以接受。
比如程序向另外一台服务器发出请求，由于网络等外部原因，此种通信任务往往会耗费大量时间，进程如果在此期间仅仅只能等待网络或网络上其他机器的响应，将严重地降低了性能。程序不应该浪费等待的时间，而应该更加高效地利用，在等待的时间执行其他任务，回复到达后在继续执行第一个任务。
如果程序调用某个方法，等待其执行全部处理后才能继续执行，我们称其为同步的。相反，在处理完成之前就返回调用方法则是异步的。
我们在编程语言的流程中添加了异步控制的部分，这部分的编程可以称之为异步编程。

总结：

同步~同步就是指一个进程在执行某个请求的时候，若该请求需要一段时间才能返回信息，那么这个进程将会一直等待下去，直到收到返回信息才继续执行下去

异步~异步是指进程不需要一直等下去，而是继续执行下面的操作，不管其他进程的状态。当有消息返回时系统会通知进程进行处理，这样可以提高执行的效率。
　　   异步是一种目的。手段有 异步委托、多线程、线程池等...

.NET异步编程的发展历程

异步编程四个发展过程，参考：[你必须知道的异步编程]

NET1.1 APM（异步编程模型）

NET2.0 EAP（基于事件的异步编程模型）

NET4.0 TAP（基于任务的异步编程模型）

NET4.5 异步和等待(async和await)

但它们的本质都是使用线程池和委托机制的。

async/await模式之基本操作

在语法上，异步方法具有如下的特点：

• 方法头中包含async方法修饰符。
• 包含一个或多个await表达式，表示可以异步完成的任务。
• 必须具备以下三种返回类型：
  • void
  • Task
  • Task<T>
• 异步方法的参数可以为任意类型任意数量，但不能为out和ref参数。
• 安装预定，异步方法的名称应该以Async为后缀。
• 除了方法以外，Lambda表达式和匿名方法也可以作为异步对象。

异步方法的返回类型

• Task<T>：如果调用方法要从调用中获取一个T类型的值，异步方法的返回值就必须是Task<T>。调用方法将通过读取Task的Result属性来获取这个T类型的值

Task<int> value = DoStuff.CalculateSumAsync(, );
...
Console.WriteLine( “Value: {}”, value.Result);

任何返回Task<T>类型的异步方法其返回值必须为T类型或可以隐式转换为T的类型。

• Task：如果调用方法不需要从异步方法在返回值，但需要坚持异步方法的状态，那么异步方法可以返回一个Task类型的对象。这时，即使异步方法中出现return语句，也将不会返回任何东西

• void：如果调用方法仅仅想执行异步方法，而不需要与它做进一步的交互时【这称为“调用并遗忘”（fire and forget)】,异步方法可以返回void类型。这时与上一种情况类似，即使异步方法中包含任何return语句，也不会返回任何东西。

学习参考：

1、探索c#之Async、Await剖析

使用Async标记Test为异步方法，用Await标记的方法 一般是需要耗时的操作。主线程碰到await时会立即返回，继续以非阻塞形式执行主线程下面的逻辑。当await耗时操作完成时，继续执行await后面的逻辑：

 Test();
        Console.WriteLine("A逻辑");
        static async void Test()
        {
            await Task.Run(() => { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("B逻辑"); });
            Console.WriteLine("C逻辑");
        }

Async、Await的加入让原先这种混乱的步骤，重新拨正了，执行步骤是：A逻辑->B逻辑->C逻辑。

主线程调用Test()，await可能会开辟一个Task任务线程。

注意：这3个步骤是有可能会使用同一个线程的，也可能会使用2个，甚至3个线程。 可以用Thread.CurrentThread.ManagedThreadId测试下得知。

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。

其他学习

C#语法——await与async的正确打开方式

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关于async与await的FAQ

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