异步

.NET C# 异步编程是为了编写高效、响应迅速的应用程序而设计的编程模式。它主要通过 async 和 await 关键字来实现异步操作，使代码更加简洁和可读。下面是对 C# 异步编程的一些关键概念和技术的详细解释：

基本概念

1. 异步方法：

   • 异步方法使用 async 修饰符定义，返回类型通常是 Task、Task<T> 或 void（仅限于事件处理程序）。
   • 异步方法可以包含 await 表达式，用于暂停方法执行，直到异步操作完成。

2. await 表达式：

   • await 用于暂停异步方法的执行，等待异步操作完成，然后继续执行方法中的后续代码。
   • await 可以用于任何返回 Task 或 Task<T> 的方法。

示例代码

异步方法示例

public async Task<int> GetDataAsync()
{
    // 模拟异步操作，例如从网络获取数据
    await Task.Delay(1000); // 1秒的延迟，模拟异步操作
    return 42;
}

使用 await 调用异步方法

public async Task ProcessDataAsync()
{
    int result = await GetDataAsync();
    Console.WriteLine($"Result: {result}");
}

异步编程的好处

1. 提高应用程序响应性：

   • 异步操作可以避免阻塞主线程，特别是在 GUI 应用程序中，避免冻结界面。

2. 更好的资源利用：

   • 异步编程可以更高效地利用系统资源，允许 CPU 在等待 I/O 操作完成时执行其他任务。

3. 简化异步代码：

   • 使用 async 和 await 关键字，可以让异步代码看起来像同步代码，更容易编写和维护。

常用的异步方法和模式

异步 I/O 操作

在 .NET 中，许多 I/O 操作都支持异步方法。例如，读取文件内容可以使用 StreamReader 的 ReadToEndAsync 方法：

public async Task<string> ReadFileAsync(string filePath)
{
    using (StreamReader reader = new StreamReader(filePath))
    {
        return await reader.ReadToEndAsync();
    }
}

异步 HTTP 请求

通过 HttpClient 类，可以方便地进行异步 HTTP 请求：

public async Task<string> FetchDataFromApiAsync(string url)
{
    using (HttpClient client = new HttpClient())
    {
        HttpResponseMessage response = await client.GetAsync(url);
        response.EnsureSuccessStatusCode();
        return await response.Content.ReadAsStringAsync();
    }
}

并行执行多个异步操作

可以使用 Task.WhenAll 方法并行执行多个异步操作：

public async Task ProcessMultipleTasksAsync()
{
    Task<int> task1 = GetDataAsync();
    Task<string> task2 = ReadFileAsync("example.txt");

    await Task.WhenAll(task1, task2);

    int result1 = await task1;
    string result2 = await task2;

    Console.WriteLine($"Result1: {result1}, Result2: {result2}");
}

异常处理

异步方法中的异常可以使用 try-catch 进行处理：

public async Task ProcessDataWithErrorHandlingAsync()
{
    try
    {
        int result = await GetDataAsync();
        Console.WriteLine($"Result: {result}");
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine($"Error: {ex.Message}");
    }
}