C#学习笔记异步操作

约定不等于承诺〃 2022-08-19 11:04 232阅读 0赞

# 同步操作 #

默认情况下我们的代码都是同步操作。这种情况下，所有的操作都在同一个线程中，如果遇到需要长时间执行的操作或者是一个IO操作，那么代码可能会阻塞比较长的时间。在阻塞的这段时间里，无法进行其他工作，这是很不好的。

这里是一个同步操作的例子。一个操作需要大约5秒时间，然后另一个操作好过去前一个操作的结果并显示。在这5秒钟时间里，线程会被阻塞，无法进行任何工作。

private static string DoSomethingLong()
    {
        Console.WriteLine("5秒钟之后完成...请等待");
        Thread.Sleep(5000);
        return "abc";
    }
    private static void DoSomethingElse(string str)
    {
        Console.WriteLine("结果是：" + str);
    }
    public static void DoSynchronousWork()
    {
        Console.WriteLine("同步地执行方法：");
        string data = DoSomethingLong();
        Console.WriteLine("等待结果：");
        DoSomethingElse(data);
    
        Console.WriteLine();
    }

# 异步操作 #

.NET支持三种类型的异步操作方式，第一种是异步模式。实现这种模式的类会定义类似BeginXXX和EndXXX的方法。现在这种方式已经不怎么使用了。第二种是基于事件的异步模式，实现这种模式的类会定义一个事件，该事件会在异步调用完成之后被触发，我们要做的事情就是向这个事件注册一个监听程序即可。第三种就是现在最新的基于任务的异步模式，这种方式利用了类库中已有的Task类和async/await关键字来实现，现在主要就是使用这种模式。

## 异步方法 ##

要使用基于任务的异步模式，首先需要一个返回Task的方法。

private static Task<string> DoSomethingLongAsync()
    {
        return Task.Run(() => DoSomethingLong());
    }

返回Task的方法被认为是**可等待的**。这样的方法可以使用`await`关键字等待。如果一个方法体中使用了`await`关键字，那么这个方法声明就必须添加`async`关键字。添加了`async`关键字的方法就是异步方法。异步方法在执行的时候遇到`await`关键字处，不会被阻塞，而是直接返回，等到`await`出的代码执行完毕，一个线程就会进入这里继续执行。这里所有的额外行为全部由编译器实现。

public static async Task DoWorkUseAsyncAndAwait()
    {
        Console.WriteLine("利用async和await关键字异步地执行方法：");
        string data = await DoSomethingLongAsync();
        Console.WriteLine("等待结果：");
        DoSomethingElse(data);
    
        Console.WriteLine();
    }

上面这个方法工作起来就像下面一样：

public static void DoWorkAsynchronouslyWithTask()
    {
        Console.WriteLine("利用任务异步地执行方法：");
        Task<string> something = Task.Run(() => DoSomethingLong()); Console.WriteLine("等待结果："); Task somethingElse = something.ContinueWith(task => DoSomethingElse(task.Result)); somethingElse.Wait(); Console.WriteLine(); }

## 异步方法的异常处理 ##

一般情况下使用Task的时候如果抛出异常，Task会抛出一个AggregateException异常，内部的InnerException和InnerExceptions属性会封装了实际抛出的异常。而使用异步方法的时候，为了提供与同步方法相似的编程体验，当抛出异常的时候会直接抛出原始异常而不是AggregateException异常。

首先先来定义一个返回Task的会抛出异常的方法。

private static Task<string> DoSomethingLongWithException()
    {
        Func<string> action = () =>
        {
            Console.WriteLine("5秒之后完成...");
            Thread.Sleep(5000);
            if (5 > 0)
                throw new InvalidOperationException("在长时间运行时发生了无效的操作");
            return "123";
        };
        return Task.Run(action);
    }

然后异步等待这个方法，并处理可能抛出的异常：

public static async Task WorkWithSomethingThrowable()
    {
        Console.WriteLine("开始执行可能抛出异常的异步方法：");
        string result = null;
        try
        {
            result = await DoSomethingLongWithException();
            Console.WriteLine($"执行的结果是：{result}");
        }
        catch (InvalidOperationException ex)
        {
            Console.WriteLine($"捕获到了异常：{ex.Message}");
    
        }
        Console.WriteLine();
    }

如果异步方法抛出了异常，那么代表这个异步方法的Task对象会因为异常而结束，等待这个异步方法的代码就会获得该异常。但是如果抛出异常的异步方法返回void，调用者就无法捕获该异常。这个时候，编译器生成的代码会捕捉它，并在调用者的同步上下文上重新抛出异常，这会导致整个程序结束。所以，尽量使用返回Task的异步方法。