C#异步的世界(下)

当异步操作越来越普及，开发者在C#异步编程中应该如何实现呢？本文将继续讲解C#异步的世界（下），从Task和async/await的用法及实现机制，以及TPL的使用等方面进行详细介绍，帮助读者更好地掌握异步编程。

Task和async/await

Task的定义和用法

Task是.NET Framework 4.0中新增的一种类型，用于表示尚未完成的操作。通常情况下，一个Task代表一个异步操作。在异步操作中，建议使用Task来代替Thread，因为使用Task可以更好地利用系统资源，提高程序的执行效率。

Task类主要用来执行一个操作并返回一个结果，比如：

Task<string> task1 = new Task<string>(() => { return "Hello, World!"; });
task1.Start();

其中，Task<string>表示这个任务返回的结果是一个字符串，并且我们使用Lambda表达式来定义任务执行体。我们可以使用TaskFactory创建Task对象，比如：

TaskFactory tf = new TaskFactory();
Task t1 = tf.StartNew(() => Console.WriteLine("Task1 is running."));

需要注意的是，任务最终需要由主线程等待执行结果，可以使用task.Result来获取返回结果，或者使用task.Wait()方法来等待任务执行完成。

async/await的用法

async和await是.NET Framework 4.5中引入的关键字，用来简化异步编程的代码，大大提高了代码的可读性和易用性。

async用于标记一个方法是异步的，而await用于等待异步方法执行完成并返回结果。例如，下面的代码演示了Task和async/await的结合使用方式：

static async Task<string> SayHelloAsync()
{
    await Task.Delay(1000);
    return "Hello, World!";
}

static async Task RunAsync()
{
    Console.WriteLine(await SayHelloAsync());
    Console.ReadKey();
}

static void Main(string[] args)
{
    RunAsync().Wait();
}

在上面的代码中，我们创建了一个异步方法SayHelloAsync，等待1秒钟后返回“Hello, World!”。在RunAsync中，我们使用await关键字来等待SayHelloAsync方法执行完成，然后输出结果，最后使用Console.ReadKey()等待用户输入。

需要注意的是，在异步方法中，如果使用了await等待另一个异步方法的结果，那么该方法必须标记为“async”，并且返回类型必须是Task或Task。

TPL的使用

Task Parallel Library（TPL）是.NET Framework 4.0中引入的一组工具集，用于简化多线程编程。TPL包含了一系列的类型和方法，可以用来实现异步编程，包括：Task、TaskScheduler、Parallel、PLINQ等。

并行化的例子

下面的代码演示了TPL的并行化实现，使用Parallel的ForEach方法，对一个数组进行并行化处理：

using System;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        int[] arr = Enumerable.Range(0, 10000000).ToArray();

        Parallel.ForEach(arr, i =>
        {
            Console.WriteLine("Index: {0}, Value: {1}, Thread: {2}", i, arr[i], Task.CurrentId);
        });

        Console.ReadKey();
    }
}

在上面的代码中，我们使用Parallel的ForEach方法对数组arr进行遍历，对于每个元素，我们都会输出它的位置、值和当前线程ID。注意，在并行处理的过程中，输出的顺序可能会发生改变。

异步并行化的例子

下面的代码演示了TPL异步编程和并行化实现，使用Async和await的组合方式，对多个异步任务进行并行处理，并最终输出返回结果：

using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static async Task<int> GetResultAsync(int i)
    {
        await Task.Delay(100);
        return i + 1;
    }

    static async Task RunAsync()
    {
        Task<int> task1 = GetResultAsync(1);
        Task<int> task2 = GetResultAsync(2);
        Task<int> task3 = GetResultAsync(3);

        await Task.WhenAll(task1, task2, task3);

        Console.WriteLine("{0}, {1}, {2}", task1.Result, task2.Result, task3.Result);
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        RunAsync().Wait();
    }
}

在上面的代码中，我们创建了三个异步方法，然后使用Task.WhenAll方法等待它们执行完成，并最终输出返回结果。

再次强调，在异步并行化的过程中，要注意并发问题，需要保证异步方法的线程安全性。

通过本文的讲解，我们相信你已经初步掌握了C#异步编程的基础知识，进一步提高应用程序的性能和用户体验的不二选择！