多線程編程學習筆記——async和await（一）

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        通過前面的文章，已經學習了怎麼使用線程，怎麼使用線程同步，怎麼使用線程池，怎麼使用任務並行庫。儘管通過上面的學習，對於線程的使用越來越簡單。有沒有更簡單的方法呢。

       C# 5.0之後，微軟在c#語言中添加了兩個關鍵字async與await，這是在TPL上面的更高一級的抽象，真正簡化了非同步編程的編程方式，從而有助於我們編寫出真正健壯少bug的非同步應用程式。下麵我先來看一個最簡單的示例。

async Task<string> AsyncHello()
{

await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(2));
Return “ Hello world”;
}

         使用async標記非同步函數，建議返回async Task<T>。

         Await只能使用在有async標誌的方法內部。在async標記的方法內部最少要有一個await，當然，如果一個也沒有，編譯也不會報錯，但是會有編譯警告。如下圖。

       上面的代碼在執行完await調用的代碼之行後該方法會直接返回。如果同步執行，執行線程會阻塞2秒之後返回結果，本示例里在執行完await操作後，立即將工作線程放回線程池中，我們會非同步等待。2秒後，我們會從線程池中取得工作線程並繼續運行其中剩餘的非同步方法。這就允許我們在等待的2秒的時間里可以重用線程池中的線程，這對提高應用程式的可伸縮性非常重要。通過使用async與await我們擁有了線性的程式控制流程，但是執行過程卻是非同步的。

一、   使用await獲取非同步操作結果

        本示例是學習await如何獲取非同步操作結果。同時會與TPL進行比較。

 1.示例代碼如下。

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(2));
            //throw  new Exception("拋出異常信息！"); 

            return string.Format(" Task {0} 正在運行線上程 ID={1}上。這個工作線程是否是線程池中的線程：{2}", name, 
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);

        }
    }
}

 

 2.程式運行的結果如下圖。

         程式同時運行了兩個非同步操作。其中一個是標準的TPL代碼，另一個使用了async與await兩個關鍵字。AsyncWithTPL啟動了一個任務，運行兩秒之後返回關於工作線程信息的字元串。然後我們定義了一個後續操作，用於在非同步操作完成後列印出操作結果，還有另一個後續操作，用於萬一有錯誤時，列印出異常信息。最終返回了一個代表其中一個後續操作任務的任務，並等等其在主函數中完成。

        在asyncWithAwait方法中，我們對任務使用await並得到了相同 的結果。這和編寫普通的同步代碼的風格一樣，即我們獲取了任務的結果，列印了出來，如果任務完成時帶有錯誤則捕獲異常。關鍵不同的是這實際上是一個非同步操作。使用await後，c#立即創建了一個任務，其中一個有後續操作任務，包含了await操作符後面的所有剩餘代碼。這個新任務也處理了異常。然後這個任務返回 到主方法並等待共完成 。

       因此可以看出程式中的兩段代碼在概念上是相同的，使用await由編譯 器隱式地處理了非同步代碼。

  3. 我們把上面註釋的拋出異常的代碼，取消註釋，然後運行程式。得到如下圖的結果。

            註：在gui與asp.net之類的環境 中不推薦 使用task.wait和taskResult方法同，因為如果代碼寫的不好，很容易導致死鎖。

二、   在Lambda表達式中使用await操作符

         本示例學習如何在lambda表達式中使用await。將學習如何編寫一個使用了await的匿名方法，並且獲取非同步執行該方法的結果。

 1.示例代碼如下。

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(2));
                return string.Format(" Task {0} 正在運行線上程 ID={1}上。這個工作線程是線程池的線程：{2}" ,name, 
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
            };

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

        }

    } 

}

2.程式運行結果，如下圖。

        首先不能在main方法中使用async，我們將非同步函數移到了asyncProcess中，然後使用async關鍵字聲明瞭一個lambda表達式。由於 任何lambda表達式的類型都不能通過lambda自身來推斷，所以不得不顯示地指定類型為一字元串，並返回一個Task<string>對象 。

        然後，我們定義 了lambda表達式體，這個方法雖然定義返回的是一個Task<string>對象 ，但實際上返回的是字元串，卻沒有編譯錯誤。這是因為c#編譯器自動 產生了一個任務並返回給我們。

       最後一步就是列印出lambda 表達式執行後的結果。