.NET Web應用中為什麼要使用async/await非同步編程

来源:https://www.cnblogs.com/xhznl/archive/2020/06/08/13064731.html
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前言 什麼是async/await? await和async是.NET Framework4.5框架、C#5.0語法裡面出現的技術,目的是用於簡化非同步編程模型。 async和await的關係? async和await是成對出現的。 async出現在方法的聲明裡,用於批註一個非同步方法。光有async是 ...


前言

  1. 什麼是async/await?
    await和async是.NET Framework4.5框架、C#5.0語法裡面出現的技術,目的是用於簡化非同步編程模型。

  2. async和await的關係?
    async和await是成對出現的。
    async出現在方法的聲明裡,用於批註一個非同步方法。光有async是沒有意義的。
    await出現在方法內部,Task前面。只能在使用async關鍵字批註的方法中使用await關鍵字。

        private async Task DoSomething()
        {
            await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(10));
        }
  1. async/await會創建新的線程嗎?
    不會。async/await關鍵字本身是不會創建新的線程的,但是被await的方法內部一般會創建新的線程。

  2. asp.net mvc/webapi action中使用async/await會提高請求的響應速度嗎?
    不會。

正題

我們都知道web應用不同於winform、wpf等客戶端應用,客戶端應用為了保證UI渲染的一致性往往都是採用單線程模式,這個UI線程稱為主線程,如果在主線程做耗時操作就會導致程式界面假死,所以客戶端開發中使用多線程非同步編程非常必要。
可web應用本身就是多線程模式,伺服器會為每個請求分配工作線程。
既然async/await不能創建新線程,又不能使提高請求的響應速度,那.NET Web應用中為什麼要使用async/await非同步編程呢?

在 web 伺服器上,.NET Framework 維護用於處理 ASP.NET 請求的線程池。 當請求到達時,將調度池中的線程以處理該請求。 如果以同步方式處理請求,則處理請求的線程將在處理請求時處於繁忙狀態,並且該線程無法處理其他請求。

在啟動時看到大量併發請求的 web 應用中,或具有突發負載(其中併發增長突然增加)時,使 web 服務調用非同步會提高應用程式的響應能力。 非同步請求與同步請求所需的處理時間相同。 如果請求發出需要兩秒鐘時間才能完成的 web 服務調用,則該請求將需要兩秒鐘,無論是同步執行還是非同步執行。 但是,在非同步調用期間,線程在等待第一個請求完成時不會被阻止響應其他請求。 因此,當有多個併發請求調用長時間運行的操作時,非同步請求會阻止請求隊列和線程池的增長。

下麵用代碼來實際測試一下:

  • 先是同步的方式,代碼很簡單,就是輸出一下請求開始和結束的時間和線程ID:
        public ActionResult Index()
        {
            DateTime startTime = DateTime.Now;//進入DoSomething方法前的時間
            var startThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//進入DoSomething方法前的線程ID

            DoSomething();//耗時操作

            DateTime endTime = DateTime.Now;//完成DoSomething方法的時間
            var endThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//完成DoSomething方法後的線程ID
            return Content($"startTime:{ startTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff") } startThreadId:{ startThreadId }<br/>endTime:{ endTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff") } endThreadId:{ endThreadId }<br/><br/>");
        }

        /// <summary>
        /// 耗時操作
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private void DoSomething()
        {
            Thread.Sleep(10000);
        }

使用瀏覽器開3個標簽頁進行測試(因為瀏覽器對同一功能變數名稱下的連接數有限制,一般是6個左右,所以就弄3個吧):



可以看到耗時都是10秒,開始和結束的線程ID一致。

  • 下麵改造成非同步的:
        public async Task<ActionResult> Index()
        {
            DateTime startTime = DateTime.Now;//進入DoSomething方法前的時間
            var startThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//進入DoSomething方法前的線程ID

            await DoSomething();//耗時操作

            DateTime endTime = DateTime.Now;//完成DoSomething方法的時間
            var endThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//完成DoSomething方法後的線程ID
            return Content($"startTime:{ startTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff") } startThreadId:{ startThreadId }<br/>endTime:{ endTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff") } endThreadId:{ endThreadId }<br/><br/>");
        }

        /// <summary>
        /// 耗時操作
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private async Task DoSomething()
        {
            await Task.Run(() => Thread.Sleep(10000));
        }

結果:



可以看到3次請求中,雖然耗時都是10秒,但是出現了開始和結束的線程ID不一致的情況,ID為22的這個線程工作了多次,這意味著使用非同步方式在同一時間可以處理更多的請求
IIS預設隊列長度:

await關鍵字不會阻塞線程直到任務完成。 它將方法的其餘部分註冊為任務的回調,並立即返回。 當await的任務最終完成時,它將調用該回調,並因此在其中斷時繼續執行方法。

簡單來說:就是使用同步方法時,線程會被耗時操作一直占有,直到耗時操作完成。而使用非同步方法,程式走到await關鍵字時會立即return,釋放線程,餘下的代碼會放進一個回調中(Task.GetAwaiter()的UnsafeOnCompleted(Action)回調),耗時操作完成時才會回調執行,所以async/await是語法糖,其本質是一個狀態機。

那是不是所有的action都要用async/await呢?
不是。一般的磁碟IO或者網路請求等耗時操作才考慮使用非同步,不要為了非同步而非同步,非同步也是需要消耗性能的,使用不合理會適得其反。

結論

async/await非同步編程不能提升響應速度,但是可以提升響應能力(吞吐量)。非同步和同步各有優劣,要合理選擇,不要為了非同步而非同步。


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