C# 多线程(18)：一篇文章就理解async和await

前言
- async
- await
从以往知识推导

前言

扯淡了 17 篇，这篇终于开始学习 async 和 await 了，有了前面的基础，来理解 async 和 await 就容易理解多了。

这一篇一定要按照每一个示例，去写代码、执行、输出结果，自己尝试分析思路。

async

微软文档：使用 async 修饰符可将方法、lambda 表达式或匿名方法指定为异步。

使用 async 修饰的方法，称为异步方法。

例如：

为了命名规范，使用 async 修饰的方法，需要在方法名称后面加上 Async 。

public async Task<int> TestAsync()

{

    // . . . .

}

Lambda ：



        static void Main()

        {

            Thread thread = new Thread(async () =>

            {

                await Task.Delay(0);

            });

        }

        public static async Task<int> TestAsync() => 666;

await

微软文档：await 运算符暂停对其所属的 async 方法的求值，直到其操作数表示的异步操作完成。

异步操作完成后，await 运算符将返回操作的结果（如果有）。

好的，到此为止，async 和 await ，在官方文档中的说明，就这么多。

从以往知识推导

这里，你会跟笔者从以往文章中学习到的知识，去推导，去理解 async 和 await 这两个关键字是如何使用的，又应该怎么合理使用。

这里我们不参考文档和书籍的资料，不要看文档和书籍中的示例，我们要一步步来从任务(Task)中的同步异步开始，慢慢摸索。去分析 async 和 await 两个关键字给我们的异步编程带来了什么样的便利。

创建异步任务

场景：周六日放假了，可以打王者(一种游戏)，但是昨天的衣服还没有洗；于是用洗衣机洗衣服，清洗期间，开一局王者(一种游戏)。

我们可以编写一个方法如下：

        static void Main()

        {

            Console.WriteLine("准备洗衣服");

            // 创建一个洗衣服的任务

            Task<int> task = new Task<int>(() =>

            {

                // 模拟洗衣服的时间

                int time = new Random().Next(2, 6);

                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(time));

                return time;

            });

            Console.WriteLine("开始洗衣服");

            // 让洗衣机洗衣服

            task.Start();

            Console.WriteLine("我去打王者，让洗衣机洗衣服");

            // 打王者

            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(4));

            Console.WriteLine("打完王者了，衣服洗完了嘛？");

            Console.WriteLine(task.IsCompleted);

            if (task.IsCompleted)

                Console.WriteLine("洗衣服花的时间：" + task.Result);

            else

            {

                Console.WriteLine("在等洗衣机洗完衣服");

                task.Wait();

                Console.WriteLine("洗衣服花的时间：" + task.Result);

            }

            Console.WriteLine("洗完了，捞出衣服，晒衣服，继续打王者去");

        }

创建异步任务并返回Task

上面的示例，虽然说，异步完成了一个任务，但是这样，将代码都放到 Main ，可读性十分差，还要其它什么规范之类的，不允许我们写这样的垃圾代码。于是我们将洗衣服这个任务，封装到一个方法中，然后返回 Task 即可。

在 Program 类中，加入如下一个方法，这个方法用于执行异步任务，并且返回 Task 对象。



        /// <summary>

        /// 执行一个任务

        /// </summary>

        /// <returns></returns>

        public static Task<int> TestAsync()

        {

            Task<int> task = new Task<int>(() =>

            {

                // 模拟洗衣服的时间

                int time = new Random().Next(2, 6);

                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(time));

                return time;

            });

            task.Start();

            return task;

        }

Main 方法中，改成

        static void Main()

        {

            Console.WriteLine("准备洗衣服");

            // 创建一个洗衣服的任务

            Task<int> task = TestAsync();

            ... ...

但是，两者差别还是不大。

异步改同步

我们创建了异步方法，去执行一个洗衣服的任务；当打完游戏后，需要检查任务是否完成，然后才能进行下一步操作，这时候就出现了 同步。为了保持同步和获得执行结果，我们使用了 .Wait() 、.Result 。

这里我们尝试将上面的操作转为同步，并且获得执行结果。

    class Program

    {

        static void Main()

        {

            int time = Test();

            // ... ...

        }

        /// <summary>

        /// 执行一个任务

        /// </summary>

        /// <returns></returns>

        public static int Test()

        {

            Task<int> task = new Task<int>(() =>

            {

                // 模拟洗衣服的时间

                int time = new Random().Next(2, 6);

                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(time));

                return time;

            });

            task.Start();

            return task.Result;

        }

    }

说说 await Task

Task 和 Task<TResult> ，前者是一个没有返回结果的任务，后者是有返回结果的任务。前面的文章中已经使用过大量的示例，这里我们使用 await ，去完成一些完全相同的功能。

Task：

        public static void T1()

        {

            Task task = new Task(() => { });

            task.Wait();

        }

        public static async void T2()

        {

            Task task = new Task(() => {  });

            await task;

        }

说明，await 可以让程序等待任务完成。

Task<TResult>：

       public void T3()

       {

           // 获取 Task 任务对象，后面的逻辑过程可以弄成异步

           Task<int> task = TestAsync();

           // 任务是异步在执行，我不理会他

           // 这里可以处理其它事情，处理完毕后，再获取执行结果

           // 这就是异步

           Console.WriteLine(task.Result);

       }

        public async void T4()

        {

            // 使用 await 关键字，代表等待执行完成，同步

            int time = await TestAsync();

            Console.WriteLine(time);

        }

说明：await 可以让程序等待任务执行完成，并且获得执行结果。

看到没有。。。await 关键字，作用是让你等，是同步的，压根不是直接让你的任务变成异步后台执行的。

那为啥提到 async 、await，都是说跟异步有关？不急，后面解释。

说说 `async Task<TResult>`

async Task<TResult> 修饰一个方法，那么这个方法要返回 await Task<TResult> 的结果。

两种同步方式示例对比：

        public static int Test()

        {

            Task<int> task = new Task<int>(() =>

            {

                // 模拟洗衣服的时间

                int time = new Random().Next(2, 6);

                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(time));

                return time;

            });

            task.Start();

            return task.Result;

        }

        public static async Task<int> TestAsync()

        {

            Task<int> task = new Task<int>(() =>

            {

                // 模拟洗衣服的时间

                int time = new Random().Next(2, 6);

                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(time));

                return time;

            });

            task.Start();

            int time = await task;

            return time;

        }

同步异步？

问：async 和 await 不是跟异步方法有关嘛，为啥前面的示例使用了 await ，全部变成同步了？

问：使用 async 和 await 的方法，执行过程到底是同步还是异步？

答：同步异步都行，要同步还是异步，全掌握在你的手上。

你使用 await 去调用一个异步方法，其执行过程就是同步。
你获取异步方法返回的 Task，就是异步。

最近笔者收到一些提问，有些读者，使用 async 和 await 去编写业务，想着是异步，可以提升性能，实际结果还是同步，性能一点没有提升。通过下面的示例，你会马上理解应该怎么用。

首先，在不使用 async 和 await 关键字的情况下，我们来编写两个方法，分别实现同步和异步的功能，两个方法执行的结果是一致的。

        /// <summary>

        /// 同步

        /// </summary>

        /// <returns></returns>

        public static int Test()

        {

            Task<int> task = new Task<int>(() =>

            {

                return 666;

            });

            task.Start();

            return task.Result;

        }

        /// <summary>

        /// 异步

        /// </summary>

        /// <returns></returns>

        public static Task<int> TestAsync()

        {

            Task<int> task = new Task<int>(() =>

            {

                return 666;

            });

            task.Start();

            return task;

        }

能不能将两个方法合并在一起呢？想同步就同步，想异步就异步，这样就不需要写两个方法了！

是可以的！通过 async 和 await 关键字，可以轻松实现！

合并后，代码如下：

        /// <summary>

        /// 可异步可同步

        /// </summary>

        /// <returns></returns>

        public static async Task<int> TestAsync()

        {

            Task<int> task = new Task<int>(() =>

            {

                return 666;

            });

            task.Start();

            return await task;

        }

合并后，我们又应该怎么在调用的时候，实现同步和异步呢？

笔者这里给出两个示例：

        // await 使得任务同步

        public async void T1()

        {

            // 使用 await 关键字，代表等待执行完成，同步

            int time = await TestAsync();

            Console.WriteLine(time);

        }

        // 直接获得返回的 Task，实现异步

        public void T2()

        {

            // 获取 Task 任务对象，后面的逻辑过程可以弄成异步

            Task<int> task = TestAsync();

            // 任务是异步在执行，我不理会他

            // 这里可以处理其它事情，处理完毕后，再获取执行结果

            // 这就是异步

            Console.WriteLine(task.Result);

        }

至此，理解为什么使用了 async 和 await，执行时还是同步了吧？

Task封装异步任务

前面，我们都是使用了 new Task() 来创建任务，而且微软官网大多使用 Task.Run() 来编写 async 和 await 的示例。

因此，我们可以修改前面的异步任务，改成：

        /// <summary>

        /// 可异步可同步

        /// </summary>

        /// <returns></returns>

        public static async Task<int> TestAsync()

        {

            return await Task.Run<int>(() =>

            {

                return 666;

            });

        }

关于跳到 await 变异步

在百度学习异步的时候，往往会有作者说，进入异步方法后，同步执行代码，碰到 await 后就是异步执行。

当然还有多种说法。

我们已经学习了这么多的任务(Task)知识，这一点十分容易解释。

因为使用了 async 和 await 关键字，代码最深处，必定会出现 Task 这个东西，Task 这个东西本来就是异步。碰到 await 出现异步，不是因为 await 的作用，而是因为最底层有个 Task。

为什么出现一层层的 await

这是相对于提供服务者来说。因为我要提供接口给你使用，因此底层出现 async、await 后，我会继续保留方法是异步的(async)，然后继续封装，这样就有多层的调用结构，例如上一小节的图。

但是如果来到了调用者这里，就不应该还是使用 async 、await 去编写方法，而是应该按照实际情况同步或异步。

通过本篇文章，理解 async 和 await 了吧？