一. 同步VS異步

1.? ?同步 VS 異步 VS 多線程

同步方法：調用時需要等待返回結果，才可以繼續往下執行業務

異步方法：調用時無須等待返回結果，可以繼續往下執行業務

開啟新線程：在主線程之外開啟一個新的線程去執行業務

同步方法和異步方法的本質區別：?調用時是否需要等待返回結果才能繼續執行業務

2. 常見的異步方法（都以Async結尾）

　　① HttpClient類：PostAsync、PutAsync、GetAsync、DeleteAsync

　　② EF中DbContext類：SaveChangesAsync

　　③ 文件相關中的：WriteLineAsync

3. 引入異步方法的背景

　　比如我在后臺要向另一臺服務器中獲取中的2個接口獲取信息，然后將兩個接口的信息拼接起來，一起輸出，接口1耗時3s，接口2耗時5s，

① 傳統的同步方式：

　　需要的時間大約為：3s + 5s =8s, 如下面?【案例1】

先分享一個同步請求接口的封裝方法，下同。

?View Code

然后在分享服務上的耗時操作，下同。

?View Code

下面是案例1代碼

1 　　　　　　#region 案例1(傳統同步方式 耗時8s左右)2 {3 Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();4 Console.WriteLine("開始執行");5 6 string t1 = HttpService.PostData("", "http://localhost:2788/Home/GetMsg1");7 string t2 = HttpService.PostData("", "http://localhost:2788/Home/GetMsg2");8 9 Console.WriteLine("我是主業務"); 10 Console.WriteLine($"{t1},{t2}"); 11 watch.Stop(); 12 Console.WriteLine($"耗時：{watch.ElapsedMilliseconds}"); 13 } 14 #endregion

② 開啟新線程分別執行兩個耗時操作

　　需要的時間大約為：Max(3s,5s) = 5s ,如下面【案例2】

1 　　　　　　#region 案例2(開啟新線程分別執行兩個耗時操作 耗時5s左右)2 {3 Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();4 Console.WriteLine("開始執行");5 6 var task1 = Task.Run(() =>7 {8 return HttpService.PostData("", "http://localhost:2788/Home/GetMsg1");9 }); 10 11 var task2 = Task.Run(() => 12 { 13 return HttpService.PostData("", "http://localhost:2788/Home/GetMsg2"); 14 }); 15 16 Console.WriteLine("我是主業務"); 17 //主線程進行等待 18 Task.WaitAll(task1, task2); 19 Console.WriteLine($"{task1.Result},{task2.Result}"); 20 watch.Stop(); 21 Console.WriteLine($"耗時：{watch.ElapsedMilliseconds}"); 22 } 23 #endregion

　　既然②方式可以解決同步方法串行耗時間的問題，但這種方式存在一個弊端，一個業務中存在多個線程，且需要對線程進行管理，相對麻煩，從而引出了異步方法。

這里的異步方法 我 特指：系統類庫自帶的以async結尾的異步方法。

③ 使用系統類庫自帶的異步方法

　　需要的時間大約為：Max(3s,5s) = 5s ,如下面【案例3】

1 　　　　　　#region 案例3(使用系統類庫自帶的異步方法 耗時5s左右)2 {3 Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();4 HttpClient http = new HttpClient();5 var httpContent = new StringContent("", Encoding.UTF8, "application/json");6 Console.WriteLine("開始執行");7 //執行業務8 var r1 = http.PostAsync("http://localhost:2788/Home/GetMsg1", httpContent);9 var r2 = http.PostAsync("http://localhost:2788/Home/GetMsg2", httpContent); 10 Console.WriteLine("我是主業務"); 11 12 //通過異步方法的結果.Result可以是異步方法執行完的結果 13 Console.WriteLine(r1.Result.Content.ReadAsStringAsync().Result); 14 Console.WriteLine(r2.Result.Content.ReadAsStringAsync().Result); 15 16 watch.Stop(); 17 Console.WriteLine($"耗時：{watch.ElapsedMilliseconds}"); 18 } 19 #endregion

PS：通過 .Result 來獲取異步方法執行完后的結果。

二. 利用async和await封裝異步方法

1. 首先要聲明幾點：

　　① async和await關鍵字是C# 5.0時代引入的，它是一種異步編程模型

　　② 它們本身并不創建新線程，但我可以在自行封裝的async中利用Task.Run開啟新線程

　　③ 利用async關鍵字封裝的方法中如果寫全部都是一些串行業務, 且不用await關鍵字，那么即使使用async封裝，也并沒有什么卵用，并起不了異步方法的作用。

　　?需要的時間大約為：3s + 5s =8s, 如下面?【案例4】，并且封裝的方法編譯器會提示：“缺少關鍵字await，將以同步的方式調用，請使用await運算符等待非阻止API或Task.Run的形式”（PS：非阻止API指系統類庫自帶的以Async結尾的異步方法）

1 //利用async封裝同步業務的方法2 private static async Task<string> NewMethod5Async()3 {4 Thread.Sleep(3000);5 //其它同步業務6 return "Msg1";7 }8 private static async Task<string> NewMethod6Async()9 { 10 Thread.Sleep(5000); 11 //其它同步業務 12 return "Msg2"; 13 }

1 #region 案例4(async關鍵字封裝的方法中如果寫全部都是一些串行業務 耗時8s左右)2 {3 Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();4 5 Console.WriteLine("開始執行");6 7 Task<string> t1 = NewMethod5Async();8 Task<string> t2 = NewMethod6Async();9 10 Console.WriteLine("我是主業務"); 11 Console.WriteLine($"{t1.Result},{t2.Result}"); 12 watch.Stop(); 13 Console.WriteLine($"耗時：{watch.ElapsedMilliseconds}"); 14 } 15 #endregion

　　觀點結論1：從上面③中可以得出一個結論，async中必須要有await運算符才能起到異步方法的作用，且await 運算符只能加在 系統類庫默認提供的異步方法或者新線程（如：Task.Run）前面。

　　 如：下面【案例5】?和?【案例6】需要的時間大約為：Max(3s,5s) = 5s

1 // 將系統類庫提供的異步方法利用async封裝起來2 private static async Task<String> NewMethod1Async()3 {4 HttpClient http = new HttpClient();5 var httpContent = new StringContent("", Encoding.UTF8, "application/json");6 //執行業務7 var r1 = await http.PostAsync("http://localhost:2788/Home/GetMsg1", httpContent);8 return r1.Content.ReadAsStringAsync().Result;9 } 10 private static async Task<String> NewMethod2Async() 11 { 12 HttpClient http = new HttpClient(); 13 var httpContent = new StringContent("", Encoding.UTF8, "application/json"); 14 //執行業務 15 var r1 = await http.PostAsync("http://localhost:2788/Home/GetMsg2", httpContent); 16 return r1.Content.ReadAsStringAsync().Result; 17 } 18 19 //將await關鍵字加在新線程的前面 20 private static async Task<string> NewMethod3Async() 21 { 22 var msg = await Task.Run(() => 23 { 24 return HttpService.PostData("", "http://localhost:2788/Home/GetMsg1"); 25 }); 26 return msg; 27 } 28 private static async Task<string> NewMethod4Async() 29 { 30 var msg = await Task.Run(() => 31 { 32 return HttpService.PostData("", "http://localhost:2788/Home/GetMsg2"); 33 }); 34 return msg; 35 }

1 　　　　　　#region 案例5(將系統類庫提供的異步方法利用async封裝起來 耗時5s左右)2 //并且先輸出“我是主業務”，證明t1和t2是并行執行的，且不阻礙主業務3 {4 Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();5 6 Console.WriteLine("開始執行");7 Task<string> t1 = NewMethod1Async();8 Task<string> t2 = NewMethod2Async();9 10 Console.WriteLine("我是主業務"); 11 Console.WriteLine($"{t1.Result},{t2.Result}"); 12 watch.Stop(); 13 Console.WriteLine($"耗時：{watch.ElapsedMilliseconds}"); 14 } 15 #endregion

1 　　　　#region 案例6(將新線程利用async封裝起來 耗時5s左右)2 //并且先輸出“我是主業務”，證明t1和t2是并行執行的，且不阻礙主業務3 {4 Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();5 6 Console.WriteLine("開始執行");7 Task<string> t1 = NewMethod3Async();8 Task<string> t2 = NewMethod4Async();9 10 Console.WriteLine("我是主業務"); 11 Console.WriteLine($"{t1.Result},{t2.Result}"); 12 watch.Stop(); 13 Console.WriteLine($"耗時：{watch.ElapsedMilliseconds}"); 14 } 15 #endregion

2. 幾個規則和約定

　　① async封裝的方法中，可以有多個await，這里的await代表等待該行代碼執行完畢。

　　② 我們通常自己封裝的方法也要以Async結尾，方便識別

　　③ 異步返回類型主要有三種：Task<T> 、Task、Void

3. 測試得出其他幾個結論

① 如果async封裝的異步方法里既有同步業務又有異步業務(開啟新線程或者系統類庫提供異步方法)，那么同步方法那部分的時間在調用的時候是會阻塞主線程的，即主線程要等待這部分同步業務執行完才能往下執行。

　　如【案例7】?耗時：同步操作之和 2s+2s + Max(3s,5s)=9s;

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1 　　　　 #region 案例7(既有普通的耗時操作，也有系統本身的異步方法,耗時9s左右)2 //且大約4s后才能輸出 “我是主業務”，證明同步操作Thread.Sleep(2000); 阻塞主線程3 {4 Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();5 6 Console.WriteLine("開始執行");7 Task<string> t1 = NewMethod7Async();8 Task<string> t2 = NewMethod8Async();9 10 Console.WriteLine("我是主業務"); 11 Console.WriteLine($"{t1.Result},{t2.Result}"); 12 watch.Stop(); 13 Console.WriteLine($"耗時：{watch.ElapsedMilliseconds}"); 14 } 15 #endregion

　　

　　證明：async封裝的異步方法里的同步業務的時間會阻塞主線程，再次證明 await只能加在 非阻止api和開啟新線程的前面

② 如果封裝的異步方法中存在等待的問題，而且不能阻塞主線程(不能用Thread.Sleep) , 這個時候可以用Task.Delay，并在前面加await關鍵字

　　如【案例8】?耗時：Max（2+3 , 5+2）=7s

1 //利用Task.Delay(2000);等待2 private static async Task<String> NewMethod11Async()3 {4 //調用異步方法之前需要等待2s5 await Task.Delay(2000);6 7 //下面的操作耗時3s8 HttpClient http = new HttpClient();9 var httpContent = new StringContent("", Encoding.UTF8, "application/json"); 10 //執行業務 11 var r1 = await http.PostAsync("http://localhost:2788/Home/GetMsg1", httpContent); 12 return r1.Content.ReadAsStringAsync().Result; 13 } 14 15 private static async Task<String> NewMethod12Async() 16 { 17 //調用異步方法之前需要等待2s 18 await Task.Delay(2000); 19 20 //下面的操作耗時5s 21 HttpClient http = new HttpClient(); 22 var httpContent = new StringContent("", Encoding.UTF8, "application/json"); 23 //執行業務 24 var r1 = await http.PostAsync("http://localhost:2788/Home/GetMsg2", httpContent); 25 return r1.Content.ReadAsStringAsync().Result; 26 }

1 　　　　　　 #region 案例8(利用Task.Delay執行異步方法的等待操作)2 //結果是7s，且馬上輸出“我是主業務”，說明Task.Delay(),不阻塞主線程。3 {4 Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();5 Console.WriteLine("開始執行");6 Task<string> t1 = NewMethod11Async();7 Task<string> t2 = NewMethod12Async();8 9 Console.WriteLine("我是主業務"); 10 Console.WriteLine($"{t1.Result},{t2.Result}"); 11 watch.Stop(); 12 Console.WriteLine($"耗時：{watch.ElapsedMilliseconds}"); 13 } 14 #endregion

三. 異步方法返回類型

1. Task<T>, 處理含有返回值的異步方法，通過 .Result 等待異步方法執行完，且獲取到返回值。

2. Task：調用方法不需要從異步方法中取返回值，但是希望檢查異步方法的狀態，那么可以選擇可以返回 Task 類型的對象。不過，就算異步方法中包含 return 語句，也不會返回任何東西。

　　如【案例9】

1 2 //返回值為Task的方法3 private static async Task NewMethod9Async()4 {5 6 //下面的操作耗時3s7 HttpClient http = new HttpClient();8 var httpContent = new StringContent("", Encoding.UTF8, "application/json");9 //執行業務 10 var r1 = await http.PostAsync("http://localhost:2788/Home/GetMsg1", httpContent); 11 Console.WriteLine("NewMethod9Async執行完成"); 12 }

1 　　　　　　#region 案例9(返回值為Task的異步方法)2 //結果是5s，說明異步方法和主線程的同步方法 在并行執行3 {4 Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();5 6 Console.WriteLine("開始執行");7 Task t = NewMethod9Async();8 9 Console.WriteLine($"{nameof(t.Status)}: {t.Status}"); //任務狀態 10 Console.WriteLine($"{nameof(t.IsCompleted)}: {t.IsCompleted}"); //任務完成狀態標識 11 Console.WriteLine($"{nameof(t.IsFaulted)}: {t.IsFaulted}"); //任務是否有未處理的異常標識 12 13 //執行其他耗時操作，與此同時NewMethod9Async也在工作 14 Thread.Sleep(5000); 15 16 Console.WriteLine("我是主業務"); 17 18 t.Wait(); 19 20 Console.WriteLine($"{nameof(t.Status)}: {t.Status}"); //任務狀態 21 Console.WriteLine($"{nameof(t.IsCompleted)}: {t.IsCompleted}"); //任務完成狀態標識 22 Console.WriteLine($"{nameof(t.IsFaulted)}: {t.IsFaulted}"); //任務是否有未處理的異常標識 23 24 Console.WriteLine($"所有業務執行完成了"); 25 watch.Stop(); 26 Console.WriteLine($"耗時：{watch.ElapsedMilliseconds}"); 27 } 28 #endregion

　　PS：對于Task返回值的異步方法，可以調用Wait(),等 待該異步方法執行完，他和await不同，await必須出現在async關鍵字封裝的方法中。

3. void：調用異步執行方法，不需要做任何交互

　　如【案例10】

1 //返回值是Void的方法2 private static async void NewMethod10Async()3 {4 //下面的操作耗時5s5 HttpClient http = new HttpClient();6 var httpContent = new StringContent("", Encoding.UTF8, "application/json");7 //執行業務，假設這里主需要請求，不需要做任何交互8 var r1 = await http.PostAsync("http://localhost:2788/Home/GetMsg1", httpContent);9 Console.WriteLine("NewMethod10Async執行完成"); 10 }

1 　　　　　　#region 案例10(返回值為Void的異步方法)2 //結果是5s，說明異步方法和主線程的同步方法 在并行執行3 {4 Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();5 6 Console.WriteLine("開始執行");7 NewMethod10Async();8 9 //執行其他耗時操作，與此同時NewMethod9Async也在工作 10 Thread.Sleep(5000); 11 12 Console.WriteLine("我是主業務"); 13 14 15 Console.WriteLine($"所有業務執行完成了"); 16 watch.Stop(); 17 Console.WriteLine($"耗時：{watch.ElapsedMilliseconds}"); 18 } 19 #endregion

四. 幾個結論

1. 異步方法到底開不開起新線程？

　　異步和等待關鍵字不會導致其他線程創建。?因為異步方法本身并不會運行的線程，異步方法不需要多線程。?只有 + 當方法處于活動狀態，則方法在當前同步上下文中運行并使用在線程的時間。?可以使用?Task.Run?移動 CPU 工作移到后臺線程，但是，后臺線程不利于等待結果變得可用處理。（來自MSDN原話）

2. async和await是一種異步編程模型，它本身并不能開啟新線程，多用于將一些非阻止API或者開啟新線程的操作封裝起來，使其調用的時候像同步方法一樣使用。

下面補充博客園dudu的解釋，方便大家理解。

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五. 參考資料

?　　1. 反骨仔：http://www.cnblogs.com/liqingwen/p/5831951.html

　　　　　　　?http://www.cnblogs.com/liqingwen/p/5844095.html

　　2. MSDN：https://msdn.microsoft.com/library/hh191443(vs.110).aspx

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PS：如果你想了解多線程的其他知識，請移步：那些年我們一起追逐的多線程(Thread、ThreadPool、委托異步調用、Task/TaskFactory、Parallerl、async和await)

總結

以上是生活随笔為你收集整理的第十五节：深入理解async和await的作用及各种适用场景和用法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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