C#中的async和await的使用详解

C#中的async和await的使用详解

1. 简单介绍

• 在C#中，在很多的时候，都需要一些异步操作，并且在做完这些异步操作之后，可以在后面接着做一些处理，在 .net framework 4.5之后，便加入了一种简洁的方式来使用异步操作，这就是async和await。
• async用来声明一个函数体，将其声明为异步方法，而await则是用在这个函数体的内部，用于等待一个异步操作的完成。
• 异步方法内部可以出现一个或者多个await，一般不要是0个，这样就失去了异步方法的意义了。

2. 异步方法中的线程切换：

(1).非UI线程中执行

        static void Main(string[] args)
        {
            MethodAsync1();
            Console.Read();
        }
        static async void MethodAsync1()
        {
            Console.WriteLine("当前主线程ID为：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId );
            Console.WriteLine("是否为线程池线程：" + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
            
            await Task.Run(() => {
                Console.WriteLine("第一个await当前线程ID为：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId );
                Console.WriteLine("是否为线程池线程：" + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
            });
            Console.WriteLine("第一个await结束后当前线程ID为：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine("是否为线程池线程：" + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
            
            await Task.Run(() => {
                Console.WriteLine("第二个await当前线程ID为：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId );
                Console.WriteLine("是否为线程池线程：" + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
            });
            Console.WriteLine("第二个await结束后当前线程ID为：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId );
            Console.WriteLine("是否为线程池线程：" + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
        }

该演示是在控制台应用程序中完成的，我们可以看到，主线程的ID为10，第一个await和紧接着之后的代码的线程ID为6和11，第二个await和紧接着之后的代码的线程ID为6，在非UI的线程中执行async异步方法，await等待的异步操作和之后接着要执行的代码，都是从线程池中获取了一个线程来执行代码，并且从线程池中获取的也不一定是同一个线程。

(2).UI线程中执行

那么，我们再来看一下，在UI线程中执行async的线程切换的规律：

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            MethodAsync1();
        }
        string message;
        async void MethodAsync1()
        {
            message += ("当前主线程ID为：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + "\r\n");
            message += ("是否为线程池线程：" + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread + "\r\n");
            await Task.Run(() => {
                message += ("第一个await当前线程ID为：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + "\r\n");
                message += ("是否为线程池线程：" + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread + "\r\n");
            });
            message += ("第一个await结束后当前线程ID为：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + "\r\n");
            message += ("是否为线程池线程：" + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread + "\r\n");
            await Task.Run(() => {
                message += ("第二个await当前线程ID为：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + "\r\n");
                message += ("是否为线程池线程：" + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread + "\r\n");
            });
            message += ("第二个await结束后当前线程ID为：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + "\r\n");
            message += ("是否为线程池线程：" + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread + "\r\n");
            this.richTextBox1.Text = message;
        }

这个演示可以看到，在UI线程中使用async异步方法的时候，await后紧接着的代码，一直都会是在UI线程中执行。

(3).因此，在使用的时候需要注意这一点，在UI与非UI线程中执行async异步方法的时候，需要注意这两个细节，否则将会带来不必要的麻烦。

3. 获取异步方法的返回值：

        static void Main(string[] args)
        {
            var a = MethodAsync1();
            Console.WriteLine(a.Result);
            Console.Read();
        }
        static async Task<int> MethodAsync1()
        {
            return await Task.Run(() =>
            {
                Thread.Sleep(1000);
                return 1;
            });
        }

如代码所示，定义一个Task类型返回值的异步方法，先执行这个异步方法MethodAsync1()，然后获取该异步方法的返回值，在这个获取返回值的过程中，执行异步方法的原来的线程也会一直阻塞直到等到获取到返回值，毫无意外的程序在运行一秒钟以后，输出1。
这样显然是没有问题的，需要注意的是，上面我们说过，在UI线程与非UI线程中执行异步方法是有差异的，稍不注意，是可能带来死锁的现象的。
代码如下：

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            var a = MethodAsync1();
            richTextBox1.Text = a.Result.ToString();
        }
        async Task<int> MethodAsync1()
        {
            await Task.Run(() =>
            {
                Thread.Sleep(1000);
            });
            return 1;
        }

同样的是定义一个带Task类型返回值的异步方法，同样的也是先执行这个异步方法MethodAsync1()，然后获取该异步方法的返回值，但是，在这里，我们使用了WinForm程序来执行，该异步方法是在UI线程调用的，那么，现在就出现问题了，一旦点击button1按钮，程序便卡死了。

都是同样的用法，但是在这里就卡死了，什么情况呢？

上面说过了，在UI线程中调用的异步方法，在其await操作之后的一些代码，仍然实在UI线程中执行的，那么，首先，点击button1按钮按钮，异步方法执行await中的异步任务，UI线程就已经开始等这个结果了，在等的时候就把UI线程给阻塞了，而await任务执行完以后，return 1这个操作也需要在UI线程中执行，但是他已经被阻塞了，无法执行任何代码，就这样，我在等你返回值，你在等我释放UI线程来给你执行代码，谁也不相让，造成了程序的卡死。

当然了，实际上这样的操作本来就是不被允许的，UI线程不应该做任何的等待和阻塞处理，因为它需要实时地响应用户的界面请求。