前不久，在工作中由于默認（xihuan）使用Async、Await關鍵字受到了很多質問，所以由此引發這篇博文“為什么我們要用Async/Await關鍵字”，請聽下面分解：

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Async/Await關鍵字

Visual Studio（.net framework 4.5）提供了異步編程模型，相比之前實現方式，新的異步編程模型降低了使用的復雜度并且更容易維護和調試，編譯器代替用戶做了很多復雜的工作來實現異步編程模型[^4]。

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調用異步方法AccesstheWebAsync

創建HttpClient實例，并使用HttpClient獲取異步數據。

利用Task執行獲取數據方法（假設獲取數據需要很長時間），不阻塞當前線程，getStringTask代表進行中的任務。

因為getStringTask還沒有使用await 關鍵字，使之可以繼續執行不依賴于其返回結果的其他任務，同步執行DoIndependentWork。

當同步任務DoIndependentWork執行完畢之后，返回調用給AccessTheWebAsync線程。

使用await強制等待getStringTask完成，并獲取基于Task<String>類型的返回值。(如果getStringTask在同步方法DoIndependentWork執行之前完成，調用會返回給AccessTheWebAsync線程，調用await將會執行不必要的掛起操作)

當獲取web數據之后，返回結果記錄在Task中并返回給await調用處（當然，返回值并沒有在第二行返回）。

獲取數據并返回計算結果。?

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刨根問底

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以上是官方給的說明文檔，例子詳盡表達清楚，但是有一個問題沒有解決（被證明）：

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1. 當線程在await處返回給線程池之后，該線程是否“真的”被其他請求所消費?

2. 服務器線程資源是一定的，是誰在真正執行Await所等待的操作，或者說異步IO操作？

3. 如果使用IO線程執行異步IO操作，相比線程池的線程有什么優勢？或者說異步比同步操作優勢在哪里？

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前提條件：

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1. 相對Console應用程序來說，可以使用ThreadPool的SetMaxThread來模擬當前進程所支持的最大工作線程和IO線程數。

2. 通過ThreadPool的GetAvailableThreads可以獲得當前進程工作線程和IO線程的可用數量。

3. ThreadPool是基于進程的，每一個進程有一個線程池，IIS Host的進程可以單獨管理線程池。

4. 如果要真正意義上的模擬異步IO線程操作文件需要設置FileOptions.Asynchronous，而不是僅僅是使用BeginXXX一類的方法，詳情請參考[^1]的異步IO線程。

5. 在驗證同步和異步調用時，執行的任務數量要大于當前最大工作線程的2倍，這樣才可以測出當Await釋放工作線程后，其他請求可繼續利用該線程。

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結論：

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1. ?Await使用異步IO線程來執行，異步操作的任務，釋放工作線程回線程池。

2. ?線程池分為工作線程和異步IO線程，分別執行不同級別的任務。

3. ?使用Await來執行異步操作效率并不總是高于同步操作，需要根據異步執行長短來判斷。

4. ?當工作線程和IO線程相互切換時，會有一定性能消耗。

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各位可以Clone代碼，并根據Commit去Review代碼，相信大家能理解代碼意圖，如果不能，請留言，我改進：）?

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[GitHubRepo](https://github.com/Cuiyansong/Why-To-Use-Async-Await-In-DotNet.git)

using System;

using System.Diagnostics;

using System.IO;

using System.Threading;

using System.Threading.Tasks;

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namespace AsyncAwaitConsole

{

? ? class Program

? ? {

? ? ? ? static int maxWorkerThreads;

? ? ? ? static int maxAsyncIoThreadNum;

? ? ? ? const string UserDirectory = @"files\";

? ? ? ? const int BufferSize = 1024 * 4;

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? ? ? ? static void Main(string[] args)

? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? AppDomain.CurrentDomain.ProcessExit += (sender, eventArgs) =>

? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? Directory.Delete("files", true);

? ? ? ? ? ? };

?

? ? ? ? ? ? maxWorkerThreads = Environment.ProcessorCount;

? ? ? ? ? ? maxAsyncIoThreadNum = Environment.ProcessorCount;

? ? ? ? ? ? ThreadPool.SetMaxThreads(maxWorkerThreads, maxAsyncIoThreadNum);

?

? ? ? ? ? ? LogRunningTime(() =>

? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? for (int i = 0; i < Environment.ProcessorCount * 2; i++)

? ? ? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Task.Factory.StartNew(SyncJob, new {Id = i});

? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? });

?

? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("===========================================");

?

? ? ? ? ? ? LogRunningTime(() =>

? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? for (int i = 0; i < Environment.ProcessorCount * 2; i++)

? ? ? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Task.Factory.StartNew(AsyncJob, new { Id = i });

? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? });

?

? ? ? ? ? ? Console.ReadKey();

? ? ? ? }

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? ? ? ? static void SyncJob(dynamic stateInfo)

? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? var id = (long)stateInfo.Id;

? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("Job Id: {0}, sync starting...", id);

?

? ? ? ? ? ? using (FileStream sourceReader = new FileStream(UserDirectory + "BigFile.txt", FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read, BufferSize))

? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? using (FileStream destinationWriter = new FileStream(UserDirectory + $"CopiedFile-{id}.txt", FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite, FileShare.None, BufferSize))

? ? ? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? CopyFileSync(sourceReader, destinationWriter);

? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("Job Id: {0}, completed...", id);

? ? ? ? }

?

? ? ? ? static async Task AsyncJob(dynamic stateInfo)

? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? var id = (long)stateInfo.Id;

? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("Job Id: {0}, async starting...", id);

?

? ? ? ? ? ? using (FileStream sourceReader = new FileStream(UserDirectory + "BigFile.txt", FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read, BufferSize, FileOptions.Asynchronous))

? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? using (FileStream destinationWriter = new FileStream(UserDirectory + $"CopiedFile-{id}.txt", FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite, FileShare.None, BufferSize, FileOptions.Asynchronous))

? ? ? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? await CopyFilesAsync(sourceReader, destinationWriter);

? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("Job Id: {0}, async completed...", id);

? ? ? ? }

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? ? ? ? static async Task CopyFilesAsync(FileStream source, FileStream destination)

? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? var buffer = new byte[BufferSize + 1];

? ? ? ? ? ? int numRead;

? ? ? ? ? ? while ((numRead = await source.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length)) != 0)

? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? await destination.WriteAsync(buffer, 0, numRead);

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? }

?

? ? ? ? static void CopyFileSync(FileStream source, FileStream destination)

? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? var buffer = new byte[BufferSize + 1];

? ? ? ? ? ? int numRead;

? ? ? ? ? ? while ((numRead = source.Read(buffer, 0, buffer.Length)) != 0)

? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? destination.Write(buffer, 0, numRead);

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? }

?

? ? ? ? static void LogRunningTime(Action callback)

? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? var awailableWorkingThreadCount = 0;

? ? ? ? ? ? var awailableAsyncIoThreadCount = 0;

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? ? ? ? ? ? var watch = Stopwatch.StartNew();

? ? ? ? ? ? watch.Start();

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? ? ? ? ? ? callback();

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? ? ? ? ? ? while (awailableWorkingThreadCount != maxWorkerThreads)

? ? ? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? ? ? Thread.Sleep(500);

? ? ? ? ? ? ? ? ThreadPool.GetAvailableThreads(out awailableWorkingThreadCount, out awailableAsyncIoThreadCount);

?

? ? ? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("[Alive] working thread: {0}, async IO thread: {1}", awailableWorkingThreadCount, awailableAsyncIoThreadCount);

? ? ? ? ? ? }

?

? ? ? ? ? ? watch.Stop();

? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("[Finsih] current awailible working thread is {0} and used {1}ms", awailableWorkingThreadCount, watch.ElapsedMilliseconds);

? ? ? ? }

? ? }

}

注：Async/Await并沒有創建新的線程，而是基于當前同步上線文的線程，相比Thread/Task或者是基于線程的BackgroundWorker使用起來更方便。Async關鍵字的作用是標識在Await處需要等待方法執行完成，過多的await不會導致編譯器錯誤，但如果沒有await時，方法將轉換為同步方法.?

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基于IIS Host的應用程序?

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?1.?IIS 可以托管ThreadPool，通過在IIS Application Pool中增加，并且可以設置Working Thread 和 Async IO Thread 數目。

2. 服務端接受請求并從線程池中獲取當前閑置的線程進行處理，如果是同步處理請求，當前線程等待處理完成然后返回給線程池. 服務器線程數量有限，當超過IIS所能處理的最大請求時，將返回503錯誤。

3. 服務端接受請求并異步處理請求時，當遇到異步IO類型操作時，當前線程返回給線程池。當異步操作完成時，從線程池中拿到新的線程并繼續執行任務，直至完成后續任務[^7]。

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例如，在MVC Controller中加入awaitable方法，證明當遇到阻塞任務時，當前線程立即返回線程池。當阻塞任務完成時，將從線程池中獲取新的線程執行后續任務：

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?　　　　var availableWorkingThreadCount = 0;

? ? ? ? ? ? ? ? var availableAsyncIoThreadCount = 0;

? ? ? ? ? ? ? ? ThreadPool.GetAvailableThreads(out availableWorkingThreadCount, out availableAsyncIoThreadCount);

? ? ? ? ? ? ? ? AddErrors(new IdentityResult(string.Format("[IIS Host] Thread Id {0}, ThreadPool Thread: {1}",

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread)));

? ? ? ? ? ? ? ? AddErrors(new IdentityResult(string.Format("[IIS Host] current working thread: {0}, current async thread: {1}", availableWorkingThreadCount, availableAsyncIoThreadCount)));

?

? ? ? ? ? ? ? ? HttpClient httpClient = new HttpClient();

? ? ? ? ? ? ? ? var response = httpClient.GetStringAsync("https://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.threading.thread.isthreadpoolthread(v=vs.110).aspx");

? ? ? ? ? ? ? ? await response;

?

? ? ? ? ? ? ? ? AddErrors(new IdentityResult(string.Format("[IIS Host] Thread Id {0}, ThreadPool Thread: {1}",

? ? ? ? ? ? ? ? Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread)));

?

?

[IIS Host] Thread Id 4, ThreadPool Thread: True

[IIS Host] current working thread: 4094, current async thread: 1000

[IIS Host] Thread Id 9, ThreadPool Thread: True

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結論：

• 同步方法應用場景：

• • 請求處理非常快

  • 代碼簡潔大于代碼效率

  • 主要是基于CPU耗時操作

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• 異步方法應用場景：

• • 基于Network或者I/O類型操作，而非CPU耗時操作

  • 當阻塞操作成為瓶頸時，通過異步方法能使IIS處理更多的請求

  • 并行化處理比代碼簡潔更重要

  • 提供一種機制可以讓用戶取消長時間運行的請求?

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?更多線程優化

Stephen Cleary 介紹了三種異步編程模型的規范[^5]:

1. Avoid Async Void，?void和task<T>將產生不同的異常類型

2. 總是使用Async關鍵字

3. 使用Task.WaitXXX 代替Task.WhenXXX

4. Configure context?盡量不要捕捉線程上下文，使用Task.ConfigureAwait(false)

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引用

[^1] 《CLR via C# Edition3》 25章線程基礎

[^2]百科-蜜蜂舞：http://baike.baidu.com/link?url=ixwDjgocRIg4MJGTQyR3mUC1fspHZtfPYEtADfJAJdC6X0xIVU4lJUe2iVvCNHEj3JeE1JalBCNyyPcVMdhaoyBFz_xXcLPMEJ_2iUcHjithF8_F8A9yI61EAzpmpYR4

[^3] 異步編程模型：https://msdn.microsoft.com/en-us/library/mt674882.aspx

[^4] C# Async、Await關鍵字：https://msdn.microsoft.com/library/hh191443(vs.110).aspx

[^5] Task Best Practice[Stephen Cleary]:?https://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/jj991977.aspx

[^6] 異步編程模型最佳實踐中文翻譯版：http://www.cnblogs.com/farb/p/4842920.html

[^7] 同步vs異步Controller：https://msdn.microsoft.com/en-us/library/ee728598%28v=vs.100%29.aspx

[^8] IIS 優化：?https://docs.microsoft.com/en-us/aspnet/mvc/overview/performance/using-asynchronous-methods-in-aspnet-mvc-4

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原文地址：http://www.cnblogs.com/cuiyansong/p/7424997.html

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的为什么我们要使用Async、Await关键字的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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