异步的世界【上】

作者:必赢网站

【转】C#异步的世界【下】

 

接上篇:《C#异步的社会风气【上】》

上篇主要深入分析了asyncawait以前的有个别异步情势,前几日说异步的重中之重是指C#5的asyncawait异步。在这里为了便利的发挥,大家称asyncawait以前的异步为“旧异步”,asyncawait为“新异步”。

新异步的应用

只得说新异步的运用太轻便(假若仅仅只是说选拔)

方法加上async修饰符,然后利用await关键字施行异步方法,就能够。对正是那般轻松。像使用同步方法逻辑同样接受异步。

 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

早先已经有了多种异步方式,为啥还要引进和学习新的asyncawait异步呢?当然它鲜明是有其十分的优势。

咱们分三个方面来解析:WinForm、WPF等单线程UI程序和Web后台服务程序。

对此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:

  • 从没了烦人的回调解和管理理
  • 不会像贰只代码一样阻塞UI界面(形成假死)
  • 不在像旧异步处理后访问UI不在供给做跨线程管理
  • 像使用同步代码同样使用异步(超清晰的逻辑)

 是的,说得再多还不比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

【思量】:旧的异步情势是展开了三个新的线程去实行,不会阻塞UI线程。那点很好掌握。可是,新的异步看上去和共同差距相当的小,为啥也不会卡住分界面呢?

【原因】:新异步,在奉行await表明式前都以选择UI线程,await表达式后会启用新的线程去施行异步,直到异步履行到位并重临结果,然后再回到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是未曾阻塞UI线程的,也就不会促成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单线程程序中动用Result来使异步代码当二头代码应用是如日方升件很危急的事(最少对于不太领悟新异步的同班来讲是那般)。至于实际原因稍候再解析(哎哎,别跑啊)。

对此Web后台服务程序

或许对于后台程序的熏陶未有单线程程序那么直观,但其价值也是非凡大的。且很三个人对新异步存在误会。

【误解】:新异步能够升官Web程序的习性。

【正解】:异步不会进步单次恳求结果的时间,不过可以增长Web程序的吞吐量。

1、为何不会升高单次央求结果的大运?

实质上大家从地点示例代码(即使是UI程序的代码)也得以看看。

 图片 2

2、为啥能够坚实Web程序的吞吐量?

那怎样是吞吐量呢,相当于不移至理只好十位同期做客的网站未来得以二十私人民居房同一时候做客了。也正是常说的并发量。

可能用地点的代码来分解。[代码2] 阻塞了UI线程等待伏乞结果,所以UI线程被占用,而[代码3]行使了新的线程乞求,所以UI线程未有被占用,而能够接二连三响应UI界面。

那难点来了,大家的Web程序原始正是多线程的,且web线程都以跑的线程池线程(使用线程池线程是为着防止不断开创、销毁线程所产生的能源资金财产浪费),而线程池线程可采用线程数量是早晚的,尽管能够设置,但它仍然会在断定限制内。如此一来,大家web线程是谭何轻便的(物以稀为贵),不能够滥用。用完了,那么别的客商央浼的时候就无法管理直接503了。

那怎么算是滥用呢?比方:文件读取、U奥迪Q7L央浼、数据库访谈等IO央浼。要是用web线程来做那么些耗费时间的IO操作那么就可以堵塞web线程,而web线程阻塞得多了web线程池线程就非常不足用了。也就达到了web程序最大访问数。

此刻大家的新异步拔地而起,解放了那么些原来管理IO伏乞而堵塞的web线程(想偷懒?没门,干活了。)。通过异步格局采纳相对廉价的线程(非web线程池线程)来管理IO操作,那样web线程池线程就能够解放出来管理更加多的央求了。

不信?上面大家来测验下:

【测量检验步骤】:

1、新建二个web api项目 

2、新建贰个数目访谈类,分别提供联合、异步方法(在措施逻辑试行前后读取时间、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、新建三个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、发布web api程序,陈设到地面iis(同台链接:  异步链接:) 

5、接着上边的winform程序里面测量检验乞求:(同时提倡10个伏乞)

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(" ", "rt") + "rn");
                if (++resultEnd >= number)
                {
                    label1.Text = "全部执行完毕";
                }
            }));

        }).Start();
    }
}

View Code

6、重启iis,并用浏览器访谈三回要呼吁的链接地址(预热)

7、运转winform程序,点击“访问同步完成的Web”:

图片 5

图片 6

8、重复6,然后重新开动winform程序点击“访谈异步达成的Web”

图片 7

观看这个数占领啥样感想?

数码和我们近些日子的【正解】完全适合。细心考查,每一种单次央求用时基本上相差相当的小。 但是步骤7"同步达成"最高投入web线程数是10,而步骤8“异步完结”最高投入web线程数是3。

也正是说“异步实现”使用越来越少的web线程完毕了长久以来的伏乞数量,如此一来大家就有越来越多剩余的web线程去管理越来越多客商发起的央求。

紧接着大家还发掘方兴未艾块达成央求前后的线程ID是一样的,而异步完结内外线程ID不肯定黄金时代致。再度印证施行await异步前释放了主线程。

【结论】:

  • 行使新异步能够进级Web服务程序的吞吐量
  • 对于客商端的话,web服务的异步并不会拉长顾客端的单次访谈速度。
  • 奉行新异步前会自由web线程,而等待异步试行到位后又回去了web线程上。进而巩固web线程的利用率。

【图解】:

图片 8

Result的死锁陷阱

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

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(" 的Result属性会阻塞(占用)UI线程,而实施到GetUlrString方法的 await异步的时候又要释放UI线程。此时冲突就来了,由于线程财富的私吞导致死锁。

且Result属性和.Wait()方法同样会阻塞线程。此等难点在Web服务程序里面同样存在。(不一致:UI单次线程程序和web服务程序都会自由主线程,不一致的是Web服务线程不一定会再次回到原本的主线程,而UI程序一定会回来原本的UI线程)

咱俩近期说过,.net为何会那样智能的自行释放主线程然后等待异步试行完成后又赶回主线程是因为SynchronizationContext;k(SolutionItemsProject);k(TargetFrameworkMoniker-.NETFramework,Version%3Dv4.5.2);k(DevLang-csharp)&rd=true)的功劳。

但这里有个不一致,那正是调整台程序里面是一直不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绝非难点的。

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);
    }
}

打字与印刷出来的皆以同四个线程ID

应用AsyncHelper在联合签字代码里面调用异步

但但是,可可是,我们亟须在联合方法里面实行异步怎办?办法确定是有的

小编们第一定义七个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();
    }
}

接下来调用异步:

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

这么就不会死锁了。

ConfigureAwait

而外AsyncHelper大家还是能够利用Task的ConfigureAwait方法来防止死锁

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的效力:使当前async方法的await后续操作无需还原到主线程(没有需求保存线程上下文)。

图片 9

不行管理

关于新异步里面抛出格外的不易姿势。我们先来看下边生机盎然段代码:

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);
    }
}

调治实践试行流程:

图片 10

在奉行完118行的时候还是从未把那多少个抛出来?那不是逆天了吗。非得在等待await实践的时候才报错,显著119行的逻辑实施是绝非什么含义的。让大家把极其提前抛出:

图片 11

领取一个方式来做表明,那样就会马上的抛出十一分了。有意中人会说那样的太坑爹了呢,二个注明还必须别的写个主意。接下来我们提供多少个并未有这样坑爹的章程:

图片 12

在异步函数里面用佚名异步函数进行李包裹装,同样能够兑现即时验证。

深感也比不上前种艺术好些个少...只是能怎么办吧。

异步的落到实处

上边轻巧解析了新异步本领和质量。接下来让我们承继揭秘异步的原形,神秘的外衣下边毕竟是怎么落到实处的。

率先大家编辑七个用来反编写翻译的演示:

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,大家把编写翻译器自动命名的花色重命名。

 GetUrlStringAsync 方法成为了那般姿色:

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;
}

主意签名完全如日方升致,只是在那之中的剧情变成了三个情况机 GetUrlStringAsyncdStateMachine  的调用。此状态机正是编写翻译器自动成立的。上面来拜望神秘的状态机是什么鬼:

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)
    {
    }

}

明显八个异步等待实践的时候即使在时时随处调用状态机中的MoveNext()方法。经验来至大家事先分析过的IEumerable,可是今天的这么些料定复杂度要压倒早前的极度。推断是这么,大家还是来验证下实际:

在开场方法 GetUrlStringAsync 第三回开发银行状态机 stateMachine._builder.Start(ref stateMachine); 

图片 13

 确实是调用了 MoveNext 。因为_state的初阶值是-1,所以进行到了上边包车型大巴岗位:

图片 14

绕了意气风发圈又回去了 MoveNext 。由此,大家得以现象成多个异步调用正是在随时随地施行MoveNext直到截止。

说了这么久有怎么着意思呢,仿佛忘记了大家的目标是要通过事先编写的测量检验代码来解析异步的推行逻辑的。

重新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

当然那只是或者相当大的奉行流程,但也有 awaiter.伊斯科mpleted 为 true 的图景。其余大概的留着我们本身去雕饰吧。 

 

正文已联手至索引目录:《C#基础知识加强》

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

 

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