多线程编程学习笔记——async和await（一）

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通过前面的文章，已经学习了怎么使用线程，怎么使用线程同步，怎么使用线程池，怎么使用任务并行库。尽管通过上面的学习，对于线程的使用越来越简单。有没有更简单的方法呢。

C# 5.0之后，微软在c#语言中添加了两个关键字async与await，这是在TPL上面的更高一级的抽象，真正简化了异步编程的编程方式，从而有助于我们编写出真正健壮少bug的异步应用程序。下面我先来看一个最简单的示例。

async Task<string> AsyncHello()
{

await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds());
Return “ Hello world”;
}

使用async标记异步函数，建议返回async Task<T>。

Await只能使用在有async标志的方法内部。在async标记的方法内部最少要有一个await，当然，如果一个也没有，编译也不会报错，但是会有编译警告。如下图。

上面的代码在执行完await调用的代码之行后该方法会直接返回。如果同步执行，执行线程会阻塞2秒之后返回结果，本示例里在执行完await操作后，立即将工作线程放回线程池中，我们会异步等待。2秒后，我们会从线程池中取得工作线程并继续运行其中剩余的异步方法。这就允许我们在等待的2秒的时间里可以重用线程池中的线程，这对提高应用程序的可伸缩性非常重要。通过使用async与await我们拥有了线性的程序控制流程，但是执行过程却是异步的。

一、   使用await获取异步操作结果

本示例是学习await如何获取异步操作结果。同时会与TPL进行比较。

1.示例代码如下。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Threading; 

namespace ThreadAsyncDemo
{

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            Task t = AsyncWithTPL();
            t.Wait();
            t = AsyncWithAwait();
            t.Wait();
            Console.Read();
        }

        static Task AsyncWithTPL()
        {
            Task<string> task1 = GetInfoAsync("Task 1");

            Task task2 = task1.ContinueWith(task =>
              Console.WriteLine(task1.Result), TaskContinuationOptions.NotOnFaulted);
            Task task3 = task1.ContinueWith(task =>
              Console.WriteLine(task1.Exception.InnerException), TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);
            return Task.WhenAny(task2, task1);

        }

        async static Task AsyncWithAwait()
        {
            try
            {
                string result = await GetInfoAsync("Task 4");
                Console.WriteLine(result);
            }

            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine(ex.Message);

            }
        } 

        async static Task<string> GetInfoAsync(string name)
        {

            await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds());
            //throw  new Exception("抛出异常信息！"); 

            return string.Format(" Task {0} 正在运行在线程 ID={1}上。这个工作线程是否是线程池中的线程：{2}", name, 
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);

        }
    }
}

2.程序运行的结果如下图。

程序同时运行了两个异步操作。其中一个是标准的TPL代码，另一个使用了async与await两个关键字。AsyncWithTPL启动了一个任务，运行两秒之后返回关于工作线程信息的字符串。然后我们定义了一个后续操作，用于在异步操作完成后打印出操作结果，还有另一个后续操作，用于万一有错误时，打印出异常信息。最终返回了一个代表其中一个后续操作任务的任务，并等等其在主函数中完成。

在asyncWithAwait方法中，我们对任务使用await并得到了相同 的结果。这和编写普通的同步代码的风格一样，即我们获取了任务的结果，打印了出来，如果任务完成时带有错误则捕获异常。关键不同的是这实际上是一个异步操作。使用await后，c#立即创建了一个任务，其中一个有后续操作任务，包含了await操作符后面的所有剩余代码。这个新任务也处理了异常。然后这个任务返回 到主方法并等待共完成 。

因此可以看出程序中的两段代码在概念上是相同的，使用await由编译 器隐式地处理了异步代码。

3. 我们把上面注释的抛出异常的代码，取消注释，然后运行程序。得到如下图的结果。

注：在gui与asp.net之类的环境 中不推荐 使用task.wait和taskResult方法同，因为如果代码写的不好，很容易导致死锁。

二、   在Lambda表达式中使用await操作符

本示例学习如何在lambda表达式中使用await。将学习如何编写一个使用了await的匿名方法，并且获取异步执行该方法的结果。

1.示例代码如下。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Threading; 

namespace ThreadAsyncDemo
{

    class Program
    {

        static void Main(string[] args)
        {

            Task t = AsyncProcess();
            t.Wait();
            Console.Read();
        } 

        async static Task AsyncProcess()
        {

            Func<String, Task<string>> asyncLambda = async name =>
            {

                await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds());
                return string.Format(" Task {0} 正在运行在线程 ID={1}上。这个工作线程是线程池的线程：{2}" ,name, 
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
            };

            string result = await asyncLambda("async lambda");
            Console.WriteLine(result);

        }

    } 

}

2.程序运行结果，如下图。

首先不能在main方法中使用async，我们将异步函数移到了asyncProcess中，然后使用async关键字声明了一个lambda表达式。由于 任何lambda表达式的类型都不能通过lambda自身来推断，所以不得不显示地指定类型为一字符串，并返回一个Task<string>对象 。

然后，我们定义 了lambda表达式体，这个方法虽然定义返回的是一个Task<string>对象 ，但实际上返回的是字符串，却没有编译错误。这是因为c#编译器自动 产生了一个任务并返回给我们。

最后一步就是打印出lambda 表达式执行后的结果。