【转】C#异步的社会风气【下】

【转】C#异步的社会风气【下】

 

接上篇:《C#异步的世界【上】》

上篇主要分析了async\await之前的一部分异步模式,今天说异步的重中之重是指C#5的async\await异步。在这为好之达,我们称async\await之前的异步为“旧异步”,async\await为“新异步”。

初异步的使

不得不说新异步的下最简单(如果仅仅只是说利用)

办法加上async修饰符,然后利用await关键字执行异步方法,即可。对就是这样简单。像以并方法逻辑一样采取异步。

 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

在此之前已经来了又异步模式,为什么还要引入和上学新的async\await异步呢?当然她肯定是有夫殊的优势。

咱分开点儿个点来分析:WinForm、WPF等单线程UI程序和Web后高服务程序。

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
 }

乍异步的优势:

  • 靡了烦人的回调处理
  • 不见面如一头代码一样阻塞UI界面(造成假死)
  • 无以比如原来异步处理后访问UI不以得举行跨线程处理
  • 诸如下并代码一样使用异步(超清的逻辑)

 是的,说得又多还不苟省实际效果图来得实际:(新老异步UI线程没有死,同步阻塞了UI线程)

海洋世界 1

【思考】:旧的异步模式是开启了一个新的线程去执行,不会见阻塞UI线程。这点杀好理解。可是,新的异步看上去跟协办区别不特别,为什么吧无会见卡住界面也?

【原因】:新异步,在实行await表达式前都是用UI线程,await表达式后会见启用新的线程去履行异步,直到异步执行好并赶回结果,然后又回来UI线程(据说用了SynchronizationContext;k(SolutionItemsProject);k(TargetFrameworkMoniker-.NETFramework,Version%3Dv4.5.2);k(DevLang-csharp)&rd=true))。所以,await是从未阻塞UI线程的,也不怕无见面招界面的装死。

【注意】:我们于演示同步代码的当儿使用了Result。然,在UI单线程程序中以Result来若异步代码当一头代码用是平宗好危险的转业(起码对于非太了解新异步的同室来说是这样)。至于具体由稍候再分析(哎呀,别跑啊)。

对于Web后大服务程序

可能对于后台程序的震慑没有单线程程序那么直观,但该价呢是杀深的。且多口对新异步存在误会。

【误解】:新异步可以升级Web程序的特性。

【正解】:异步不见面提升单次请求结果的光阴,但是可以加强Web程序的吞吐量。

1、为什么非会见升级单次请求结果的流年?

实则我们由点示例代码(虽然是UI程序的代码)也可视。

 海洋世界 2

2、为什么可以提高Web程序的吞吐量?

这就是说什么是吞吐量也,也不怕是本来只能十单人口而做客的网站现足二十私家而做客了。也便是常常说之并发量。

抑或用地方的代码来分解。[代码2]
阻塞了UI线程等待请求结果,所以UI线程被占用,而[代码3]动了初的线程请求,所以UI线程没有被占用,而得以连续响应UI界面。

那问题来了,我们的Web程序原始就是是多线程的,且web线程都是走的线程池线程(使用线程池线程是以避免不断创造、销毁线程所招的资源资产浪费),而线程池线程可使用线程数量是必然之,尽管可以安装,但它们还是碰头在肯定限制外。如此一来,我们web线程是金玉的(物以稀为贵),不克滥用。用了了,那么其他用户请求的上即便无法处理直接503了。

那么什么算是滥用呢?比如:文件读取、URL请求、数据库访问等IO请求。如果因此web线程来举行此耗时的IO操作那么即便会阻塞web线程,而web线程阻塞得多矣web线程池线程就不够用了。也就达到了web程序太酷访问数。

此刻我们的初异步横空出世,解放了那些本处理IO请求而堵塞的web线程(想偷懒?没派,干活了。)。通过异步方式以相对廉价的线程(非web线程池线程)来拍卖IO操作,这样web线程池线程就好解放出来处理又多的恳求了。

不信?下面我们来测试下:

【测试步骤】:

1、新建一个web api项目 

2、新建一个多少访问类,分别提供一块、异步方法(在法逻辑执行前后读取时间、线程id、web线程池线程使用频繁)

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控制器

[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,部署至本地iis(同链接: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、接着上面的winform程序中测试请求:(同时提倡10只请求)

海洋世界 3海洋世界 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、重开iis,并因此浏览器访问同一糟而呼吁的链接地址(预热)

7、启动winform程序,点击“访问并实现的Web”:

海洋世界 5

海洋世界 6

8、重复6,然后再开动winform程序点击“访问异步实现之Web”

海洋世界 7

视这些数据有啊感想?

数与咱们前面的【正解】完全符合。仔细观察,每个单次请求用时大都相差不甚。
但是步骤7″同步实现”最高投入web线程数是10,而步骤8“异步实现”最高投入web线程数是3。

也就是说“异步实现”使用还少的web线程完成了同样的要数量,如此一来我们虽生出重新多剩余的web线程去处理又多用户发起的乞求。

继之我们尚发现一头实现请求前后的线程ID是同等的,而异步实现内外线程ID不自然同。再次说明执行await异步前纵了主线程。

【结论】:

  • 使新异步可以升级Web服务程序的吞吐量
  • 于客户端的话,web服务之异步并无会见增高客户端的单次访问速度。
  • 实践新异步前会见放出web线程,而待异步执行就后以回了web线程上。从而增强web线程的利用率。

【图解】:

海洋世界 8

Result的死锁陷阱

咱以分析UI单线程程序的时刻说过,要慎用异步的Result属性。下面我们来分析:

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属性会阻塞(占用)UI线程,而尽及GetUlrString方法的
await异步的上还要要释放UI线程。此时矛盾就是来了,由于线程资源的侵占导致死锁。

且Result属性和.Wait()方法同样会堵塞线程。此等题材在Web服务程序里面一样在。(区别:UI单糟线程程序与web服务程序都见面自由主线程,不同之是Web服务线程不一定会面返回原先的主线程,而UI程序一定会回去原的UI线程)

俺们眼前说了,.net为什么会如此智能的机关释放主线程然后等待异步执行完毕后而赶回主线程是以SynchronizationContext;k(SolutionItemsProject);k(TargetFrameworkMoniker-.NETFramework,Version%3Dv4.5.2);k(DevLang-csharp)&rd=true)的功劳。

而此处发出只不同,那便是控制台程序中凡是没SynchronizationContext;k(SolutionItemsProject);k(TargetFrameworkMoniker-.NETFramework,Version%3Dv4.5.2);k(DevLang-csharp)&rd=true)的。所以马上段代码海洋世界放在控制台里面运行是不曾问题的。

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);
    }
}

打印出来的还是和一个线程ID

使用AsyncHelper在一道代码里面调用异步

然唯独,可但是,我们要以一块儿方法中实践异步怎办?办法肯定是有

咱们首先定义一个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/"));
}

这么便无见面死锁了。

ConfigureAwait

除却AsyncHelper我们还足以以Task的ConfigureAwait方法来避免死锁

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的企图:使时async方法的await后续操作不需还原至主线程(不欲保存线程上下文)。

海洋世界 9

杀处理

有关新异步里面扔来好的没错姿势。我们事先来拘禁下一段落代码:

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);
    }
}

调节执行实施流程:

海洋世界 10

每当履完毕118实行的时候居然从未拿特别抛出来?这不是逆天了为。非得在等待await执行之早晚才报错,显然119行的逻辑执行是从未什么意义之。让咱把生提前抛出:

海洋世界 11

领到一个道来开证,这样即使能够立刻的抛来异常了。有对象会说这样的极坑爹了吧,一个验证还非得另外写单主意。接下来我们提供一个从来不这么坑爹的计:

海洋世界 12

于异步函数里面用匿名异步函数进行包装,同样好实现即时验证。

感觉到吗无比较前种方式多少…可是会怎么收拾呢。

异步的兑现

点简单解析了初异步能力和性质。接下来让我们延续揭秘异步的真面目,神秘之外衣下面究竟是怎落实之。

先是我们编辑一个于是来反而编译的以身作则:

class MyAsyncTest
{
    public async Task<string> GetUrlStringAsync(HttpClient http, string url, int time)
    {
        await Task.Delay(time);
        return await http.GetStringAsync(url);
    }
}

相反编译代码:

点击看大图

为了便于阅读,我们拿编译器自动命名的品类重命名。

 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;
}

方法签名完全一致,只是其中的情节变成了一个态机 GetUrlStringAsyncdStateMachine
 的调用。此状态机就是编译器自动创建的。下面来探神秘的状态机是啊不好:

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)
    {
    }

}

明白多个异步等待执行之时光便在不断调用状态机中的MoveNext()方法。经验来至我们事先分析过的IEumerable,不过今天的这个肯定复杂度要超越以前的挺。猜测是如此,我们要来说明下实际:

每当胚胎方法 GetUrlStringAsync 第一赖启动状态机 stateMachine._builder.Start(ref stateMachine); 

海洋世界 13

 确实是调用了 MoveNext 。因为_state的初始值是-1,所以实行到了下的岗位:

海洋世界 14

纠缠了千篇一律环绕又回来了 MoveNext 。由此,我们得现象成为多单异步调用就是于连实施MoveNext直到了。

说了这样绵长发生什么意思呢,似乎忘记了咱的目的是如果透过前编写的测试代码来分析异步的行逻辑的。

重复贴出之前的测试代码,以免忘记了。

海洋世界 15

反编译后代码执行逻辑图:

海洋世界 16

自然这仅仅是可能比较充分的履流程,但也来 awaiter.Iscompleted 为 true 的图景。其他可能的预留着大家好失去琢磨吧。 

 

正文就联名至索引目录:《C#基础知识巩固》

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

 

【推荐】

http://www.cnblogs.com/wisdomqq/archive/2012/03/29/2417723.html