异步的社会风气

【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从前的大器晚成对异步形式,今天说异步的首要性是指C#5的async\await异步。在那为了便于的发挥,大家称async\await此前的异步为“旧异步”,async\await为“新异步”。

新异步的采纳

只得说新异步的应用太轻便(要是仅仅只是说利用)

办法加上async修饰符,然后采纳await关键字推行异步方法,就能够。对正是那般轻便。像使用同步方法逻辑同样选用异步。

 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

从前已经有了各样异步情势,为何还要引入和读书新的async\await异步呢?当然它自然是有其特别的优势。

大家分八个方面来分析:WinForm、WPF等单线程UI程序和Web后台服务程序。

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
 }

新异步的优势:

  • 平昔不了烦人的回调解和管理理
  • 不会像如日中天块代码同样阻塞UI分界面(产生假死)
  • 不在像旧异步管理后访谈UI不在须求做跨线程管理
  • 像使用同步代码一样选用异步(超清晰的逻辑)

 是的,说得再多还不及看看实效图来得实际:(新旧异步UI线程未有阻塞,同步阻塞了UI线程)

大红鹰葡京会 1

【思量】:旧的异步格局是翻开了贰个新的线程去施行,不会阻塞UI线程。那一点很好精通。不过,新的异步看上去和共同差距相当的小,为何也不会阻塞界面呢?

【原因】:新异步,在实行await表明式前都以接纳UI线程,await表明式后会启用新的线程去实行异步,直到异步实施到位并赶回结果,然后再回来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))。所以,await是一直不阻塞UI线程的,也就不会变成分界面包车型客车装死。

【注意】:我们在演示同步代码的时候利用了Result。然,在UI单线程程序中动用Result来使异步代码当五头代码应用是龙精虎猛件很凶险的事(最少对于不太通晓新异步的同班来讲是这么)。至于具体原因稍候再深入分析(哎哎,别跑啊)。

对此Web后台服务程序

只怕对于后台程序的震慑没有单线程程序那么直观,但其价值也是老大大的。且很两个人对新异步存在误解。

【误解】:新异步能够升官Web程序的习性。

【正解】:异步不会进步单次乞求结果的年华,不过足以加强Web程序的吞吐量。

1、为啥不会升高单次必要结果的小时?

实则我们从地点示例代码(就算是UI程序的代码)也得以旁观。

 大红鹰葡京会 2

2、为何能够加强Web程序的吞吐量?

那什么是吞吐量呢,也正是自然只可以十个人同不平日候做客的网址今后可以二十私有相同的时候做客了。也正是常说的并发量。

依然用地方的代码来疏解。[代码2]
阻塞了UI线程等待乞请结果,所以UI线程被占用,而[代码3]选取了新的线程央求,所以UI线程未有被占用,而能够三番五次响应UI分界面。

那难点来了,我们的Web程序原始就是八线程的,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成立、销毁线程所变成的能源开支浪费),而线程池线程可利用线程数量是自然的,固然能够设置,但它依旧会在必然限制内。如此一来,大家web线程是宝贵的(物以希为贵),不可能滥用。用完了,那么别的顾客央浼的时候就不能管理直接503了。

那怎么样算是滥用呢?比方:文件读取、U纳瓦拉L乞请、数据库访问等IO乞求。假使用web线程来做这么些耗费时间的IO操作那么就能卡住web线程,而web线程阻塞得多了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。

那时大家的新异步霸气外露,解放了那一个原本管理IO诉求而围堵的web线程(想偷懒?没门,干活了。)。通过异步方式选择相对廉价的线程(非web线程池线程)来管理IO操作,那样web线程池线程就能够解放出来管理越多的伏乞了。

大红鹰葡京会,不相信?下边大家来测量试验下:

【测量检验步骤】:

1、新建一个web api项目 

2、新建二个多少访谈类,分别提供联合、异步方法(在艺术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、新建贰个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、发表web
api程序,布署到本地iis(联合链接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、接着上边包车型地铁winform程序里面测量检验央浼:(同有时间提倡13个央浼)

大红鹰葡京会 3大红鹰葡京会 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,并用浏览器访问一遍要乞请的链接地址(预热)

7、运行winform程序,点击“访谈同步达成的Web”:

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大红鹰葡京会 6

8、重复6,然后再度起动winform程序点击“访谈异步落成的Web”

大红鹰葡京会 7

看来那几个多罕见怎么着感想?

数量和大家前边的【正解】完全切合。留心察看,每一个单次伏乞用时基本上相差非常的小。
不过步骤7″同步实现”最高投入web线程数是10,而步骤8“异步完成”最高投入web线程数是3。

约等于说“异步完毕”使用越来越少的web线程实现了扳平的伸手数量,如此一来大家就有越来越多剩余的web线程去管理越多顾客发起的央求。

进而大家还发现一同实现伏乞前后的线程ID是如日中天律的,而异步完毕内外线程ID不自然黄金年代致。再次应验推行await异步前释放了主线程。

【结论】:

  • 使用新异步能够进级Web服务程序的吞吐量
  • 对此顾客端的话,web服务的异步并不会巩固客商端的单次访谈速度。
  • 实施新异步前会自由web线程,而等待异步实行到位后又回到了web线程上。进而提升web线程的利用率。

【图解】:

大红鹰葡京会 8

Result的死锁陷阱

我们在分析UI单线程程序的时候说过,要慎用异步的Result属性。下边我们来深入分析:

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,而实行到GetUlrString方法的
await异步的时候又要释放UI线程。此时冲突就来了,由于线程能源的侵占导致死锁。

且Result属性和.Wait()方法同样会堵塞线程。此等难点在Web服务程序里面同样存在。(差异:UI单次线程程序和web服务程序都会释放主线程,分裂的是Web服务线程不一定会重返原本的主线程,而UI程序一定会回来原先的UI线程)

我们眼下说过,.net为啥会这样智能的自行释放主线程然后等待异步实践完成后又赶回主线程是因为SynchronizationContext;k(SolutionItemsProject);k(TargetFrameworkMoniker-.NETFramework,Version%3Dv4.5.2);k(DevLang-csharp)&rd=true)的功劳。

但那边有个不等,那就是调整台程序里面是不曾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整台里面运营是绝非难题的。

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);
    }
}

打字与印刷出来的都以同八个线程ID

行使AsyncHelper在一同代码里面调用异步

但不过,可不过,大家必须在同步方法里面试行异步怎办?办法肯定是部分

我们率先定义二个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

除此而外AsyncHelper大家还足以行使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的坚决守护:使当前async方法的await后续操作没有供给恢复生机到主线程(无需保存线程上下文)。

大红鹰葡京会 9

那一个管理

关于新异步里面抛出特别的科学姿势。我们先来看上面后生可畏段代码:

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);
    }
}

调度执行实践流程:

大红鹰葡京会 10

在实行完118行的时候竟然未有把特别抛出来?这不是逆天了呢。非得在等待await施行的时候才报错,显明119行的逻辑实施是从未怎么意义的。让大家把特别提前抛出:

大红鹰葡京会 11

领取三个主意来做注脚,这样就可以立时的抛出特别了。有意中人会说那样的太坑爹了啊,三个认证还非得别的写个方法。接下来大家提供叁个未有那样坑爹的办法:

大红鹰葡京会 12

在异步函数里面用无名异步函数实行打包,一样能够完成即时验证。

认为也比不上前种办法多数少…只是能怎么办呢。

异步的达成

上边不难分析了新异步才能和性质。接下来让大家继续揭秘异步的面目,神秘的背心上面究竟是怎么落到实处的。

首先我们编辑八个用来反编写翻译的亲自去做:

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

为了有支持阅读,大家把编写翻译器自动命名的体系重命名。

 GetUrlStringAsync 方法成为了如此容颜:

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;
}

艺术具名完全黄金时代致,只是当中的剧情产生了一个景观机 GetUrlStringAsyncdStateMachine
 的调用。此状态机就是编写翻译器自动成立的。下边来拜会神秘的状态机是怎么鬼:

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)
    {
    }

}

家喻户晓多个异步等待实践的时候便是在不断调用状态机中的MoveNext()方法。经验来至我们后边深入分析过的IEumerable,不过昨天的那些分明复杂度要压倒早前的非常。推断是那样,大家依旧来证实下实际:

在开场方法 GetUrlStringAsync 第二次开发银行状态机 stateMachine._builder.Start(ref stateMachine); 

大红鹰葡京会 13

 确实是调用了 MoveNext 。因为_state的初叶值是-1,所以进行到了上面的岗位:

大红鹰葡京会 14

绕了风起云涌圈又回来了 MoveNext 。由此,我们得以现象成两个异步调用便是在一再施行MoveNext直到甘休。

说了这么久有啥看头吧,如同忘记了我们的目标是要通过事先编写的测验代码来剖判异步的进行逻辑的。

再也贴出早前的测验代码,避防忘记了。

大红鹰葡京会 15

反编写翻译后代码实行逻辑图:

大红鹰葡京会 16

自然那只是也许异常的大的实践流程,但也可能有 awaiter.伊斯科mpleted 为 true 的情况。别的只怕的留着我们温馨去雕饰吧。 

 

本文已联手至索引目录:《C#基础知识加强

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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