异步的世界【上】

【转】C#异步的世界【下】

 

接上篇:《C#异步的世界【上】

上篇主要深入分析了async\await早先的有个别异步格局,几近年来说异步的机借使指C#5的async\await异步。在这里为了方便的发挥,大家称async\await早先的异步为“旧异步”,async\await为“新异步”。

新异步的利用

只得说新异步的运用太轻易(假使仅仅只是说利用)

办法加上async修饰符,然后利用await关键字奉行异步方法,就可以。对正是那般简单。像使用同步方法逻辑相符接受异步。

 public async Task<int> Test()
 {
     var num1 = await GetNumber(1);
     var num2 = await GetNumber(num1);
     var task =  GetNumber(num2);
     //或者
     var num3 = await task;
     return num1 + num2 + num3;
 }

新异步的优势

以前已经有了种种异步格局,为什么还要引进和读书新的async\await异步呢?当然它一定会将是有其优秀的优势。

大家分多个方面来解析:WinForm、WPF等单线程UI程序和Web后台服务程序。

对于WinForm、WPF等单线程UI程序

代码1(旧异步)

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    var request = WebRequest.Create("https://github.com/");
    request.BeginGetResponse(new AsyncCallback(t =>
    {
        //(1)处理请求结果的逻辑必须写这里
        label1.Invoke((Action)(() => { label1.Text = "[旧异步]执行完毕!"; }));//(2)这里跨线程访问UI需要做处理      
    }), null);
}

代码2(同步)

private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
{
    HttpClient http = new HttpClient();
    var htmlStr = http.GetStringAsync("https://github.com/").Result;
    //(1)处理请求结果的逻辑可以写这里
    label1.Text = "[同步]执行完毕!";//(2)不在需要做跨线程UI处理了
}

代码3(新异步)

 private async void button2_Click(object sender, EventArgs e)
 {
     HttpClient http = new HttpClient();
     var htmlStr = await http.GetStringAsync("https://github.com/");
     //(1)处理请求结果的逻辑可以写这里
     label1.Text = "[新异步]执行完毕!";//(2)不在需要做跨线程UI处理了
 }

新异步的优势:

  • 还没有了烦人的回调解和管理理
  • 不会像一块代码同样阻塞UI分界面(形成假死)
  • 不在像旧异步管理后访问UI不在必要做跨线程管理
  • 像使用同步代码相通使用异步(超清晰的逻辑)

 是的,说得再多还比不上看看实效图来得实在:(新旧异步UI线程未有阻塞,同步阻塞了UI线程)

图片 1

【考虑】:旧的异步方式是开启了一个新的线程去推行,不会阻塞UI线程。那一点很好驾驭。可是,新的异步看上去和一块差异相当小,为何也不会堵塞分界面呢?

【原因】:新异步,在实施await表达式前都以使用UI线程,await表明式后会启用新的线程去试行异步,直到异步实施到位并重临结果,然后再回去UI线程(传说使用了SynchronizationContext;k(SolutionItemsProject);k(TargetFrameworkMoniker-.NETFramework,Version%3Dv4.5.2);k(DevLang-csharp)&rd=true))。所以,await是从未有过阻塞UI线程的,也就不会导致分界面包车型地铁装死。

【注意】:大家在示范同步代码的时候利用了Result。然,在UI单线程程序中选取Result来使异步代码当一只代码应用是大器晚成件很危急的事(最少对于不太精晓新异步的同桌来讲是如此)。至于实际原因稍候再深入分析(哎哎,别跑啊)。

对此Web后台服务程序

或然对于后台程序的影响未有单线程程序那么直观,但其市场总值也是特别大的。且很几个人对新异步存在误会。

【误解】:新异步能够荣升Web程序的属性。

【正解】:异步不会晋级单次乞求结果的日子,不过能够提升Web程序的吞吐量。

1、为什么不会晋级单次恳求结果的年月?

骨子里我们从地点示例代码(尽管是UI程序的代码)也足以看出。

 图片 2

2、为何能够升高Web程序的吞吐量?

那如何是吞吐量呢,也正是道理当然是那样的只好十人还要做客的网址今后得以七十民用同一时候做客了。也等于常说的并发量。

要么用地点的代码来解释。[代码2]
阻塞了UI线程等待乞求结果,所以UI线程被占用,而[代码3]应用了新的线程央浼,所以UI线程未有被占用,而得以持续响应UI分界面。

这难题来了,大家的Web程序原始正是八线程的,且web线程都以跑的线程池线程(使用线程池线程是为了防止不断开创、销毁线程所导致的财富成本浪费),而线程池线程可选取线程数量是早晚的,就算能够安装,但它如故会在自然范围内。如此一来,大家web线程是贵重的(物以希为贵),不能够滥用。用完了,那么别的顾客诉求的时候就不能够管理直接503了。

这怎么算是滥用呢?例如:文件读取、U哈弗L央浼、数据库采访等IO诉求。就算用web线程来做这几个耗费时间的IO操作那么就能够堵塞web线程,而web线程阻塞得多了web线程池线程就远远不够用了。也就到达了web程序最大访问数。

那个时候大家的新异步平地而起,解放了那个原来管理IO央浼而堵塞的web线程(想偷懒?没门,干活了。)。通过异步格局利用相对廉价的线程(非web线程池线程)来拍卖IO操作,那样web线程池线程就足以解放出来管理更多的哀求了。

不相信?下边大家来测量试验下:

【测量检验步骤】:

1、新建贰个web api项目 

2、新建三个数量访问类,分别提供一块、异步方法(在措施逻辑施行前后读取时间、线程id、web线程池线程使用数)

public class GetDataHelper
{
    /// <summary>
    /// 同步方法获取数据
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public string GetData()
    {
        var beginInfo = GetBeginThreadInfo();
        using (HttpClient http = new HttpClient())
        {
            http.GetStringAsync("https://github.com/").Wait();//注意:这里是同步阻塞
        }
        return beginInfo + GetEndThreadInfo();
    }

    /// <summary>
    /// 异步方法获取数据
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public async Task<string> GetDataAsync()
    {
        var beginInfo = GetBeginThreadInfo();
        using (HttpClient http = new HttpClient())
        {
            await http.GetStringAsync("https://github.com/");//注意:这里是异步等待
        }
        return beginInfo + GetEndThreadInfo();
    }

    public string GetBeginThreadInfo()
    {
        int t1, t2, t3;
        ThreadPool.GetAvailableThreads(out t1, out t3);
        ThreadPool.GetMaxThreads(out t2, out t3);
        return string.Format("开始:{0:mm:ss,ffff} 线程Id:{1} Web线程数:{2}",
                                DateTime.Now,
                                Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,                                  
                                t2 - t1);
    }

    public string GetEndThreadInfo()
    {
        int t1, t2, t3;
        ThreadPool.GetAvailableThreads(out t1, out t3);
        ThreadPool.GetMaxThreads(out t2, out t3);
        return string.Format(" 结束:{0:mm:ss,ffff} 线程Id:{1} Web线程数:{2}",
                                DateTime.Now,
                                Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
                                t2 - t1);
    }
}

3、新建二个web api调整器

[HttpGet]
public async Task<string> Get(string str)
{
    GetDataHelper sqlHelper = new GetDataHelper();
    switch (str)
    {
        case "异步处理"://
            return await sqlHelper.GetDataAsync();
        case "同步处理"://
            return sqlHelper.GetData();
    }
    return "参数不正确";           
}       

4、发表web
api程序,安插到地头iis(协同链接http://localhost:803/api/Home?str=同步处理 
异步链接http://localhost:803/api/Home?str=异步处理

5、接着上边的winform程序里面测量检验诉求:(同期提倡拾二个央浼)

图片 3图片 4

private void button6_Click(object sender, EventArgs e)
{
    textBox1.Text = "";
    label1.Text = "";
    Task.Run(() =>
    {
        TestResultUrl("http://localhost:803/api/Home?str=同步处理");
    });
}

private void button5_Click(object sender, EventArgs e)
{
    textBox1.Text = "";
    label1.Text = "";
    Task.Run(() =>
    {
        TestResultUrl("http://localhost:803/api/Home?str=异步处理");
    });
}

public void TestResultUrl(string url)
{
    int resultEnd = 0;
    HttpClient http = new HttpClient();

    int number = 10;
    for (int i = 0; i < number; i++)
    {
        new Thread(async () =>
        {
            var resultStr = await http.GetStringAsync(url);
            label1.Invoke((Action)(() =>
            {
                textBox1.AppendText(resultStr.Replace(" ", "\r\t") + "\r\n");
                if (++resultEnd >= number)
                {
                    label1.Text = "全部执行完毕";
                }
            }));

        }).Start();
    }
}

View Code

6、重启iis,并用浏览器访问二遍要央浼的链接地址(预热)

7、运行winform程序,点击“访谈同步完毕的Web”:

图片 5

图片 6

8、重复6,然后重新启航winform程序点击“访谈异步达成的Web”

图片 7

看来那些数占领怎样感想?

数量和我们近日的【正解】完全契合。细心调查,每一种单次要求用时基本上相差十分的小。
不过步骤7″同步完成”最高投入web线程数是10,而步骤8“异步完毕”最高投入web线程数是3。

也等于说“异步完毕”使用更加少的web线程完结了扳平的央求数量,如此一来大家就有更加多剩余的web线程去管理更加多客户发起的乞请。

继之大家还发掘叁只完结央浼前后的线程ID是毫无二致的,而异步达成上下线程ID不必然风流洒脱致。再度印证推行await异步前释放了主线程。

【结论】:

  • 应用新异步能够进级Web服务程序的吞吐量
  • 对于顾客端的话,web服务的异步并不会巩固客商端的单次访谈速度。
  • 实施新异步前会释放web线程,而等待异步试行到位后又再次来到了web线程上。从而提升web线程的利用率。

【图解】:

图片 8

Result的死锁陷阱

我们在解析UI单线程程序的时候说过,要慎用异步的Result属性。上面大家来深入分析:

private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
{
    label1.Text = GetUlrString("https://github.com/").Result;
}

public async Task<string> GetUlrString(string url)
{
    using (HttpClient http = new HttpClient())
    {
        return await http.GetStringAsync(url);
    }
}

代码 GetUlrString(“https://github.com/").Result 的Result属性会阻塞(占用)UI线程,而施行到GetUlrString方法的
await异步的时候又要释放UI线程。那时候冲突就来了,由于线程能源的抢占导致死锁。

且Result属性和.Wait()方法相符会堵塞线程。此等难题在Web服务程序里面相近存在。(差异:UI单次线程程序和web服务程序都会释放主线程,差别的是Web服务线程不一定会回来原先的主线程,而UI程序一定会回去原本的UI线程)

我们眼下说过,.net为啥会如此智能的全自动释放主线程然后等待异步施行实现后又回到主线程是因为SynchronizationContext;k(SolutionItemsProject);k(TargetFrameworkMoniker-.NETFramework,Version%3Dv4.5.2);k(DevLang-csharp)&rd=true)的功劳。

但此间有个不等,这正是调控台程序里面是从未SynchronizationContext;k(SolutionItemsProject);k(TargetFrameworkMoniker-.NETFramework,Version%3Dv4.5.2);k(DevLang-csharp)&rd=true)的。所以这段代码放在调控台里面运维是没不正常的。

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    GetUlrString("https://github.com/").Wait();
    Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    Console.ReadKey();
}

public async static Task<string> GetUlrString(string url)
{
    using (HttpClient http = new HttpClient())
    {
        Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        return await http.GetStringAsync(url);
    }
}

打字与印刷出来的都是同贰个线程ID

动用AsyncHelper在一起代码里面调用异步

但只是,可不过,我们不得不在一块方法里面施行异步怎办?办法肯定是一些

我们率先定义一个AsyncHelper静态类:

static class AsyncHelper
{
    private static readonly TaskFactory _myTaskFactory = new TaskFactory(CancellationToken.None,
        TaskCreationOptions.None, TaskContinuationOptions.None, TaskScheduler.Default);

    public static TResult RunSync<TResult>(Func<Task<TResult>> func)
    {
        return _myTaskFactory.StartNew(func).Unwrap().GetAwaiter().GetResult();
    }

    public static void RunSync(Func<Task> func)
    {
        _myTaskFactory.StartNew(func).Unwrap().GetAwaiter().GetResult();
    }
}

下一场调用异步:

private void button7_Click(object sender, EventArgs e)
{
    label1.Text = AsyncHelper.RunSync(() => GetUlrString("https://github.com/"));
}

那般就不会死锁了。

ConfigureAwait

除去AsyncHelper大家还是能够运用Task的ConfigureAwait方法来幸免死锁

private void button7_Click(object sender, EventArgs e)
{
    label1.Text = GetUlrString("https://github.com/").Result;
}

public async Task<string> GetUlrString(string url)
{
    using (HttpClient http = new HttpClient())
    {
        return await http.GetStringAsync(url).ConfigureAwait(false);
    }
}

ConfigureAwait的效劳:使如今async方法的await后续操作不须要还原到主线程(不供给保存线程上下文)。

图片 9

老大管理

有关新异步里面抛出拾叁分的准确性姿势。大家先来看下边意气风发段代码:

private async void button8_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Task<string> task = GetUlrStringErr(null);
    Thread.Sleep(1000);//一段逻辑。。。。
    textBox1.Text = await task;
}

public async Task<string> GetUlrStringErr(string url)
{
    if (string.IsNullOrWhiteSpace(url))
    {
        throw new Exception("url不能为空");
    }
    using (HttpClient http = new HttpClient())
    {
        return await http.GetStringAsync(url);
    }
}

调解试行实行流程:

图片 10

在试行完118行的时候依然从未把极度抛出来?那不是逆天了吗。非得在等待await实施的时候才报错,明显119行的逻辑试行是不曾怎么意义的。让大家把那么些提前抛出:

图片 11

领到一个方法来做评释,那样就会登时的抛出相当了。有朋友会说这么的太坑爹了吧,一个表明还必得其它写个措施。接下来大家提供一个尚无这么坑爹的法子:

图片 12

在异步函数里面用无名异步函数进行包装,一样可以兑现即时验证。

倍感也不及前种方法大多少…只是能怎么做吧。

异步的贯彻

地方轻便深入分析了新异步本事和总体性。接下来让大家后续揭秘异步的原形,神秘的羽绒服上面毕竟是怎么贯彻的。

先是我们编辑一个用来反编写翻译的示范:

class MyAsyncTest
{
    public async Task<string> GetUrlStringAsync(HttpClient http, string url, int time)
    {
        await Task.Delay(time);
        return await http.GetStringAsync(url);
    }
}

反编写翻译代码:

点击看大图

为了方便阅读,我们把编写翻译器自动命名的品种重命名。

 GetUrlStringAsync 方法成为了这么相貌:

public Task<string> GetUrlStringAsync(HttpClient http, string url, int time)
{
    GetUrlStringAsyncdStateMachine stateMachine = new GetUrlStringAsyncdStateMachine()
    {
        _this = this,
        http = http,
        url = url,
        time = time,
        _builder = AsyncTaskMethodBuilder<string>.Create(),
        _state = -1
    };
    stateMachine._builder.Start(ref stateMachine);
    return stateMachine._builder.Task;
}

办法签字完全意气风发致,只是在那之中的剧情形成了二个场馆机 GetUrlStringAsyncdStateMachine
 的调用。此状态机便是编写翻译器自动创立的。上面来看看神秘的状态机是哪些鬼:

private sealed class GetUrlStringAsyncdStateMachine : IAsyncStateMachine
{
    public int _state;
    public MyAsyncTest _this;
    private string _str1;
    public AsyncTaskMethodBuilder<string> _builder;
    private TaskAwaiter taskAwaiter1;
    private TaskAwaiter<string> taskAwaiter2;

    //异步方法的三个形参都到这里来了
    public HttpClient http;
    public int time;
    public string url;

    private void MoveNext()
    {
        string str;
        int num = this._state;
        try
        {
            TaskAwaiter awaiter;
            MyAsyncTest.GetUrlStringAsyncdStateMachine d__;
            string str2;
            switch (num)
            {
                case 0:
                    break;

                case 1:
                    goto Label_00CD;

                default:
                    //这里是异步方法 await Task.Delay(time);的具体实现
                    awaiter = Task.Delay(this.time).GetAwaiter();
                    if (awaiter.IsCompleted)
                    {
                        goto Label_0077;
                    }
                    this._state = num = 0;
                    this.taskAwaiter1 = awaiter;
                    d__ = this;
                    this._builder.AwaitUnsafeOnCompleted<TaskAwaiter, MyAsyncTest.GetUrlStringAsyncdStateMachine>(ref awaiter, ref d__);
                    return;
            }
            awaiter = this.taskAwaiter1;
            this.taskAwaiter1 = new TaskAwaiter();
            this._state = num = -1;
        Label_0077:
            awaiter.GetResult();
            awaiter = new TaskAwaiter();
            //这里是异步方法await http.GetStringAsync(url);的具体实现
            TaskAwaiter<string> awaiter2 = this.http.GetStringAsync(this.url).GetAwaiter();
            if (awaiter2.IsCompleted)
            {
                goto Label_00EA;
            }
            this._state = num = 1;
            this.taskAwaiter2 = awaiter2;
            d__ = this;
            this._builder.AwaitUnsafeOnCompleted<TaskAwaiter<string>, MyAsyncTest.GetUrlStringAsyncdStateMachine>(ref awaiter2, ref d__);
            return;
        Label_00CD:
            awaiter2 = this.taskAwaiter2;
            this.taskAwaiter2 = new TaskAwaiter<string>();
            this._state = num = -1;
        Label_00EA:
            str2 = awaiter2.GetResult();
            awaiter2 = new TaskAwaiter<string>();
            this._str1 = str2;
            str = this._str1;
        }
        catch (Exception exception)
        {
            this._state = -2;
            this._builder.SetException(exception);
            return;
        }
        this._state = -2;
        this._builder.SetResult(str);
    }

    [DebuggerHidden]
    private void SetStateMachine(IAsyncStateMachine stateMachine)
    {
    }

}

总来讲之几个异步等待实践的时候便是在持续调用状态机中的MoveNext()方法。经验来至大家事先深入分析过的IEumerable,但是明天的那么些显然复杂度要当先早先的十二分。估计是那般,大家依旧来表明下实际:

在先河方法 GetUrlStringAsync 第贰回运转状态机 stateMachine._builder.Start(ref stateMachine); 

图片 13

 确实是调用了 MoveNext 。因为_state的早先值是-1,所以实行到了上面包车型大巴地方:

图片 14

绕了大器晚成圈又回来了 MoveNext 。由此,大家得以现象成八个异步调用就是在不断实施MoveNext直到截止。

说了这么久有怎样意思啊,就如忘记了笔者们的指标是要通过事先编写的测验代码来剖判异步的实践逻辑的。

重复贴出从前的测量试验代码,避防忘记了。

图片 15

反编写翻译后代码施行逻辑图:

图片 16

自然那只是恐怕比较大的推行流程,但也可以有 awaiter.伊斯科mpleted 为 true 的状态。别的只怕的留着我们温馨去雕饰吧。 

 

本文已联合至索引目录:《C#基础知识加强

本文demo:https://github.com/zhaopeiym/BlogDemoCode

 

【推荐】

http://www.cnblogs.com/wisdomqq/archive/2012/03/29/2417723.html

 

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