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C# async与await

介绍​

在现代编程中，异步编程是提高应用程序响应性和性能的关键技术之一。C# 提供了 async 和 await 关键字，使得异步编程变得更加简单和直观。通过使用这些关键字，开发者可以编写出非阻塞的代码，从而避免应用程序在等待耗时操作（如I/O操作或网络请求）时出现卡顿。

本文将详细介绍 async 和 await 的使用方法，并通过实际案例展示它们在真实场景中的应用。

什么是 async 和 await？​

async 和 await 是C#中用于简化异步编程的关键字。它们允许开发者以同步的方式编写异步代码，从而避免复杂的回调或线程管理。

  • async：用于标记一个方法为异步方法。异步方法可以包含 await 表达式。
  • await：用于暂停异步方法的执行，直到等待的任务完成。在此期间，控制权会返回给调用者，使得应用程序可以继续执行其他任务。

基本用法​

定义一个异步方法​

要定义一个异步方法，需要在方法签名前加上 async 关键字，并返回 Task 或 Task<T> 类型。例如：

csharp
public async Task<string> FetchDataAsync()
{
    // 模拟一个耗时的操作
    await Task.Delay(1000); // 等待1秒
    return "Data fetched!";
}

在这个例子中，FetchDataAsync 是一个异步方法，它模拟了一个耗时操作（通过 Task.Delay），并在操作完成后返回一个字符串。

调用异步方法​

调用异步方法时，使用 await 关键字来等待方法的完成：

csharp
public async Task UseFetchDataAsync()
{
    string result = await FetchDataAsync();
    Console.WriteLine(result); // 输出: Data fetched!
}

在这个例子中，UseFetchDataAsync 方法调用了 FetchDataAsync，并等待其完成。在等待期间，控制权会返回给调用者，使得应用程序可以继续执行其他任务。

异步方法的返回值​

异步方法可以返回 void、Task 或 Task<T> 类型：

  • void：通常用于事件处理程序，不推荐在其他场景中使用。
  • Task：表示一个没有返回值的异步操作。
  • Task<T>：表示一个返回类型为 T 的异步操作。

返回 Task 的示例​

csharp
public async Task DoSomethingAsync()
{
    await Task.Delay(1000);
    Console.WriteLine("Operation completed!");
}

返回 Task<T> 的示例​

csharp
public async Task<int> CalculateSumAsync(int a, int b)
{
    await Task.Delay(1000); // 模拟耗时操作
    return a + b;
}

实际应用场景​

1. 文件读写​

在文件读写操作中，使用异步编程可以避免阻塞主线程，从而提高应用程序的响应性。

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

2. 网络请求​

在进行网络请求时，使用异步编程可以避免阻塞UI线程，从而提升用户体验。

csharp
public async Task<string> FetchWebPageAsync(string url)
{
    using (HttpClient client = new HttpClient())
    {
        return await client.GetStringAsync(url);
    }
}

注意事项​

警告
  • 避免在异步方法中使用 Task.Wait() 或 Task.Result，这会导致死锁。
  • 异步方法中应尽量避免长时间运行的同步代码，否则会阻塞线程池线程。

总结​

async 和 await 是C#中简化异步编程的强大工具。通过使用它们，开发者可以编写出高效、响应性强的代码，同时避免复杂的线程管理和回调地狱。在实际开发中，合理使用异步编程可以显著提升应用程序的性能和用户体验。

附加资源与练习​

通过不断练习和探索，你将能够熟练掌握C#中的异步编程技术，并应用于实际项目中。