异步的社会风气

by admin on 2019年11月14日

【转】C#异步的社会风气【下】

 

接上篇:《C#异步的世界【上】

上篇主要深入分析了async\亚洲必赢手机,await以前的片段异步方式,今日说异步的首借使指C#5的async\await异步。在这里为了便利的表达,大家称async\await在此以前的异步为“旧异步”,async\await为“新异步”。

新异步的运用

必须要说新异步的使用太不难(要是仅仅只是说接纳卡塔尔国

主意加上async修饰符,然后使用await关键字试行异步方法,就能够。对正是如此简约。像使用同步方法逻辑相仿选用异步。

 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

以前已经有了两种异步情势,为啥还要引进和学习新的async\await异步呢?当然它必然是有其特别的优势。

大家分三个方面来剖判: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:

  • 未曾了烦人的回调解和管理理
  • 不会像二只代码相通窒碍UI分界面(形成假死卡塔尔
  • 不在像旧异步处理后访问UI不在要求做跨线程管理
  • 像使用同步代码相近接受异步(超清晰的逻辑卡塔尔国

 是的,说得再多还不比看看实效图来得实在:(新旧异步UI线程未有梗塞,同步梗塞了UI线程卡塔尔国

亚洲必赢手机 1

【构思】:旧的异步情势是张开了二个新的线程去实施,不会堵塞UI线程。那一点很好驾驭。然而,新的异步看上去轻风流倜傥道差别比一点都不大,为何也不会拥塞分界面呢?

【原因】:新异步,在施行await表明式前都以行使UI线程,await表达式后会启用新的线程去施行异步,直到异步实施到位并重回结果,然后再重临UI线程(听他们说使用了SynchronizationContext;k(SolutionItemsProject);k(TargetFrameworkMoniker-.NETFramework,Version%3Dv4.5.2);k(DevLang-csharp)&rd=true)卡塔尔。所以,await是未曾阻塞UI线程的,也就不会促成分界面包车型大巴假死。

【注意】:大家在示范同步代码的时候利用了Result。然,在UI单线程程序中应用Result来使异步代码当贰头代码应用是生龙活虎件很凶险的事(起码对于不太精通新异步的校友来讲是那样卡塔 尔(阿拉伯语:قطر‎。至于具体原因稍候再解析(哎哎,别跑啊卡塔尔国。

对此Web后台服务程序

只怕对于后台程序的震慑未有单线程程序那么直观,但其价值也是比非常的大的。且相当多少人对新异步存在误解。

【误解】:新异步能够荣升Web程序的质量。

【正解】:异步不会提高单次伏乞结果的时日,不过足以增加Web程序的吞吐量。

1、为何不会进级单次要求结果的年华?

骨子里我们从上边示例代码(即使是UI程序的代码卡塔 尔(英语:State of Qatar)也足以看出。

 亚洲必赢手机 2

2、为啥能够增加Web程序的吞吐量?

那怎么着是吞吐量呢,也便是理所当然只好十一个人还要做客的网址以往能够四十私人商品房同期做客了。也便是常说的并发量。

或许用地点的代码来解释。[代码2]
梗塞了UI线程等待央浼结果,所以UI线程被占用,而[代码3]应用了新的线程诉求,所以UI线程未有被占用,而能够接二连三响应UI界面。

那难题来了,我们的Web程序原始就是多线程的,且web线程都以跑的线程池线程(使用线程池线程是为着制止不断创造、销毁线程所变成的能源资金财产浪费卡塔 尔(阿拉伯语:قطر‎,而线程池线程可选用线程数量是自然的,固然能够安装,但它如故会在肯定节制内。如此一来,大家web线程是高贵的(物以希为贵卡塔 尔(英语:State of Qatar),不能够滥用。用完了,那么其余顾客诉求的时候就不只怕管理直接503了。

那什么算是滥用呢?比方:文件读取、ULANDL要求、数据库访谈等IO恳求。借使用web线程来做这一个耗时的IO操作那么就能够卡住web线程,而web线程拥塞得多了web线程池线程就非常不足用了。也就高达了web程序最大访谈数。

这儿我们的新异步霸气外露,解放了这几个原来管理IO供给而围堵的web线程(想偷懒?没门,干活了。卡塔 尔(英语:State of Qatar)。通过异步方式选取绝对廉价的线程(非web线程池线程卡塔 尔(英语:State of Qatar)来拍卖IO操作,那样web线程池线程就能够解放出来管理更加多的伸手了。

不相信?上面我们来测试下:

【测量试验步骤】:

1、新建五个web api项目 

2、新建多少个数码访谈类,分别提供联合、异步方法(在章程逻辑实行前后读取时间、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、新建一个web api调控器

[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、揭橥web
api程序,铺排到地点iis(协助举行链接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程序里面测量检验请求:(相同的时候提倡13个央求)

亚洲必赢手机 3亚洲必赢手机 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,并用浏览器访谈三回要号令的链接地址(预热卡塔尔

7、运维winform程序,点击“访谈同步达成的Web”:

亚洲必赢手机 5

亚洲必赢手机 6

8、重复6,然后再度开动winform程序点击“访谈异步完结的Web”

亚洲必赢手机 7

看来这几个数量有哪些感想?

数量和我们近年来的【正解】完全合乎。稳重考察,每一个单次诉求用时基本上相差超级小。
不过步骤7″同步实现”最高投入web线程数是10,而步骤8“异步达成”最高投入web线程数是3。

也正是说“异步达成”使用更加少的web线程完结了同生机勃勃的央浼数量,如此一来我们就有越来越多剩余的web线程去管理越来越多客商发起的呼吁。

进而我们还发掘一块完成伏乞前后的线程ID是千篇黄金年代律的,而异步完结上下线程ID不必然朝气蓬勃致。再度表达试行await异步前释放了主线程。

【结论】:

  • 应用新异步能够升官Web服务程序的吞吐量
  • 对于顾客端的话,web服务的异步并不会加强客商端的单次访谈速度。
  • 实行新异步前会释放web线程,而等待异步施行到位后又回去了web线程上。从而进步web线程的利用率。

【图解】:

亚洲必赢手机 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。上边大家来分析:

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属性会拥塞(占用)UI线程,而实践到GetUlrString方法的
await异步的时候又要释放UI线程。此时冲突就来了,由于线程能源的抢占诱致死锁。

且Result属性和.Wait()方法同样会堵塞线程。此等难题在Web服务程序里面形似存在。(不一致:UI单次线程程序和web服务程序都会释放主线程,不一样的是Web服务线程不一定会回去原来的主线程,而UI程序一定会回到原先的UI线程)

我们前边说过,.net为何会那样智能的自发性释放主线程然后等待异步实施达成后又回去主线程是因为SynchronizationContext;k(SolutionItemsProject);k(TargetFrameworkMoniker-.NETFramework,Version%3Dv4.5.2);k(DevLang-csharp)&rd=true)的功劳。

但此处有个例外,那正是调节台程序里面是从未有过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未曾难点的。

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);
    }
}

打字与印刷出来的都以同贰个线程ID

选拔AsyncHelper在同步代码里面调用异步

但可是,可可是,大家亟须在同盟方法里面履行异步怎办?办法分明是部分

咱俩先是定义三个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();
    }
}

然后调用异步:

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

除却AsyncHelper大家还能动用Task的ConfigureAwait方法来制止死锁

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的效率:使如今async方法的await后续操作无需还原到主线程(不须要保存线程上下文卡塔 尔(阿拉伯语:قطر‎。

亚洲必赢手机 9

特别管理

至于新异步里面抛出相当的不错姿势。大家先来看上边豆蔻年华段代码:

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);
    }
}

调度施行施行流程:

亚洲必赢手机 10

在实施完118行的时候居然从未把杰出抛出来?那不是逆天了吧。非得在等候await实施的时候才报错,显明119行的逻辑试行是从未有过什么样含义的。让大家把非常提前抛出:

亚洲必赢手机 11

领取一个主意来做表达,那样就会登时的抛出十二分了。有对象会说那样的太坑爹了吗,二个验证还非得其它写个办法。接下来大家提供一个从未那样坑爹的办法:

亚洲必赢手机 12

在异步函数里面用无名氏异步函数实行打包,同样能够兑现即时验证。

感到也比不上前种格局大多少…只是能怎么做呢。

异步的得以达成

地方轻巧剖析了新异步技艺和性质。接下来让大家世襲揭秘异步的精气神儿,神秘的T恤上面毕竟是怎么落到实处的。

先是我们编辑一个用来反编译的演示:

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门类重命名。

 GetUrlStringAsync 方法成为了这么模样:

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;
}

艺术签字完全黄金时代致,只是在那之中的内容产生了三个状态机 GetUrlStringAsyncdStateMachine
 的调用。此状态机就是编译器自动成立的。下面来探访神秘的状态机是怎样鬼:

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)
    {
    }

}

分明性三个异步等待实施的时候纵然在不断调用状态机中的MoveNext()方法。经历来至大家事先解析过的IEumerable,可是不久前的这几个料定复杂度要当先在此之前的要命。推断是那样,大家依然来证实下实际:

在胚胎方法 GetUrlStringAsync 第三回运营状态机 stateMachine._builder.Start(ref stateMachine); 

亚洲必赢手机 13

 确实是调用了 MoveNext 。因为_state的最初值是-1,所以进行到了上面包车型大巴地点:

亚洲必赢手机 14

绕了豆蔻梢头圈又回到了 MoveNext 。因而,大家得以现象成八个异步调用便是在相连实施MoveNext直到结束。

说了这么久有啥样意思呢,就如忘记了大家的指标是要透过事先编写的测验代码来解析异步的推行逻辑的。

重新贴出此前的测量试验代码,以防忘记了。

亚洲必赢手机 15

反编写翻译后代码施行逻辑图:

亚洲必赢手机 16

道理当然是这样的这只是可能比较大的实行流程,但也是有 awaiter.伊斯科mpleted 为 true 的情事。其余可能的留着大家本人去商量吧。 

 

正文已同步至索引目录:《C#根底知识加强

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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