C#异步原理详情

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什么是异步？

在C#语言中，异步是指程序不必等待某个操作完成，而是可以继续执行其他操作。在等待那个操作完成时，程序可以执行一些其他的操作。异步操作可以大大提高程序的响应速度。

异步方法的定义

在C#中，异步方法就是一个标记为async的方法。对于标记为async的方法，编译器会在编译时生成一个状态机，完成异步操作。

异步方法的原理

当调用异步方法时，方法的代码会在主线程上执行，同时执行异步方法的代码，然后把所有的状态和变量传递给异步方法。

当异步方法执行时，它会把请求提交给线程池，并将当前线程挂起。线程池中的某一个空闲线程会从工作队列中获取该请求并处理，将处理结果返回给异步方法。

异步方法在await处等待线程池返回结果，一旦结果返回，它会恢复主线程上的执行，同时返回异步操作的结果。

示例1：使用异步方法读取文件

async Task<string> ReadFileAsync(string filePath)
{
    using (var reader = new StreamReader(filePath))
    {
        return await reader.ReadToEndAsync();
    }
}

上面的代码展示了如何使用异步方法异步地读取文件的内容。使用异步方法读取文件时，文件的读取操作在后台线程上执行，主线程不必等待读取操作的完成。

示例2：使用异步方法下载文件

async Task DownloadFileAsync(string url, string filePath)
{
    using (var client = new HttpClient())
    {
        using (var response = await client.GetAsync(url))
        {
            using (var stream = await response.Content.ReadAsStreamAsync())
            {
                using (var file = new FileStream(filePath, FileMode.Create, FileAccess.Write))
                {
                    await stream.CopyToAsync(file);
                }
            }
        }
    }
}

上面的代码展示了如何使用异步方法异步地下载文件。使用异步方法下载文件时，文件的下载操作在后台线程上执行，主线程不必等待下载操作的完成。

异步方法的注意事项

• 异步方法必须返回Task或Task类型。
• 异步方法必须使用async关键字标记。
• 在异步方法中可以使用await等待异步操作完成，但不能使用线程阻塞或者同步方法等待异步操作的完成。
• 在异步方法中可以使用try-catch语句捕获异步操作的异常。
• 异步方法的异常处理应该使用try-catch-finally语句块来处理。
• 异步方法的状态机对于编程人员是透明的，因此开发者不需要考虑状态机的实现细节。