一文看懂"async"和“await”關鍵詞是如何簡化了C#中多線程的開發過程
當我們使用需要長時間運行的方法（即，用於讀取大文件或從網絡下載大量資源）時，在同步的應用程序中，應用程序本身將停止運行，直到活動完成。在這些情況下，異步編程非常有用：它使我們能夠並行執行不同任務，並在需要時等待其完成。
有這種方法編程許多不同的模型類型：APM（異步編程模型），基於事件（異步模型EAP），以及TAP，基於任務的（異步模型任務）。讓我們看看如何使用關鍵字async和await在C＃中實現第三個方法。
編寫異步代碼的主要問題之一是可維護性：實際上，這種編程方法會使代碼復雜化。幸運的是，C＃5引入了一種簡化的方法，在該方法中，編譯器運行由開發人員先前完成的艱巨任務，並且應用程序保留類似於同步代碼的邏輯結構。
讓我們舉個例子。假設我們有一個.NET Core項目，我們應該在其中管理三個實體：Area，Company和Resource。
public class Area
{
public int Id { get; set; }
[Required]
[StringLength(255)]
public string Name { get; set; }
}
public class Company
{
public int Id { get; set; }
[Required]
[StringLength(255)]
public string Name { get; set; }
}
public class Resource
{
public int Id { get; set; }
[Required]
[StringLength(255)]
public string Name { get; set; }
}
現在假設我們應該使用Entity Framework Core將這些實體的值保存在數據庫中。其DbContext是：
public class AppDbContext : DbContext
{
public DbSet<Area> Areas { get; set; }
public DbSet<Company> Companies { get; set; }
public DbSet<Resource> Resources { get; set; }
public AppDbContext(DbContextOptions<AppDbContext> options) : base(options) {}
override protected void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder)
{
modelBuilder.Entity<Area> ().HasData(
new Area { Id = 1, Name = "Area1"},
new Area { Id = 2, Name = "Area2"},
new Area { Id = 3, Name = "Area3"},
new Area { Id = 4, Name = "Area4"},
new Area { Id = 5, Name = "Area5"});
modelBuilder.Entity<Company> ().HasData(
new Area { Id = 1, Name = "Company1"},
new Area { Id = 2, Name = "Company2"},
new Area { Id = 3, Name = "Company3"},
new Area { Id = 4, Name = "Company4"},
new Area { Id = 5, Name = "Company5"});
modelBuilder.Entity<Resource>().HasData(
new Area { Id = 1, Name = "Resource1"},
new Area { Id = 2, Name = "Resource2"},
new Area { Id = 3, Name = "Resource3"},
new Area { Id = 4, Name = "Resource4"},
new Area { Id = 5, Name = "Resource5"});
}
}
從代碼中可以看到，我們插入了一些示例數據進行處理。現在假設我們要使用Controller API公開這些數據，既單獨（針對每個實體），又使用將它們全部聯接在一起的方法，並通過一次調用返回它們。
使用同步方法，Controller API 將是：
[ApiController]
[Route("[controller]")]
public class DataController : ControllerBase
{
private readonly AppDbContext db = null;
public DataController(AppDbContext db)
{
this.db = db;
}
public IActionResult Get()
{
var areas = this.GetAreas();
var companies = this.GetCompanies();
var resources = this.GetResources();
return Ok(new { areas = areas, companies = companies, resources = resources });
}
[Route("areas")]
public Area[] GetAreas()
{
return this.db.Areas.ToArray();
}
[Route("companies")]
public Company[] GetCompanies()
{
return this.db.Companies.ToArray();
}
[Route("resources")]
public Resource[] GetResources()
{
return this.db.Resources.ToArray();
}
}
Get（）方法在其中調用返回單個結果的三個方法，並等待每個方法的執行完成后再傳遞到下一個結果。這三種方法互不相關，因此您無需等待其中一種方法的執行即可調用另一種方法。然后，您可以創建三個獨立的任務以並行執行。
第一種方法可以基於該方法運行中的任務類隊列指定的作業是在跑步線程池，並返回一個任務對象，它代表了這項工作。這樣，方法可以在線程池的不同線程上同時運行：
public IActionResult Get()
{
var areas = Task.Run(() = > this.GetAreas());
var companies = Task.Run(() = > this.GetCompanies());
var resources = Task.Run(() = > this.GetResources());
Task.WhenAll(areas, companies, resources);
return Ok(new { areas = areas.Result, companies = companies.Result, resources = resources.Result });
}
Task的Result屬性包含詳細說明的結果。方法WhenAll允許暫停當前線程執行，直到所有Task完成。運行代碼，我們可以注意到一個有趣的事情：調用中斷，並啟動以下異常：
AggregateException：發生一個或多個錯誤。（在上一個操作完成之前，第二個操作在此上下文上開始。這通常是由使用相同DbContext實例的不同線程引起的。有關如何避免DbContext線程問題的更多信息，請參見https://go.microsoft.com。 / fwlink /？linkid = 2097913。）
此錯誤消息告訴我們，方法在不同的線程上同時執行，但是由於它們使用與DbContext 相同的實例來連接數據庫，
因此引發了異常，DbContext類無法確保線程安全的功能：我們可以輕松地繞過此問題，避免了.NET Core 的依賴項注入引擎創建單個實例，而我們為每種方法創建了單獨的實例。作為示例，讓我們看看方法GetAreas（）會如何變化：
public class DataController : ControllerBase
{
private readonly DbContextOptionsBuilder <AppDbContext> optionsBuilder = null;
public DataController(IConfiguration configuration)
{
this.optionsBuilder = new DbContextOptionsBuilder <AppDbContext> ()
.UseSqlite(configuration.GetConnectionString("DefaultConnection"));
}
[Route("areas")]
public Area[] GetAreas()
{
using(var db = new AppDbContext(this.optionsBuilder.Options))
{
return db.Areas.ToArray();
}
}
}
好吧，現在可以了。我們應該注意，EFCore提供了一些方法，例如，與方法ToArrayAsync一樣，使用相同的DbContext進行異步調用，該方法從IQueryable 創建一個數組，該數組 異步枚舉它。此方法返回**Task **，它是表示異步操作的活動。這樣，我們不再需要使用Task.Run（）：
public IActionResult Get()
{
var areas = this.GetAreas();
var companies = this.GetCompanies();
var resources = this.GetResources();
Task.WhenAll(areas, companies, resources);
return Ok(new { areas = areas.Result, companies = companies.Result, resources = resources.Result });
}
[Route("areas")]
public Task<Area[]> GetAreas()
{
return db.Areas.ToArrayAsync();
}
無論如何，Microsoft不能保證這些異步方法在每種情況下都能工作，因為DbContext尚未設計為線程安全的。您可以查詢此鏈接以獲取更多信息：https : //docs.microsoft.com/zh-cn/ef/core/querying/async
使用Entity Framework Core時，最佳實踐是在啟動另一個異步操作之前，為每個異步操作都擁有一個DbContext或等待每個異步操作完成。
當我們必須進行異步調用並返回結果時，這種最佳做法是可以的。但是，如果我們想在返回結果之前對結果進行一些操作，會發生什么？如果我們想向列表中添加元素怎么辦？我們應該等待結果，添加元素，然后返回修改后的列表：
[Route("companies")]
public Task<Company[]> GetCompanies()
{
using (var db = new AppDbContext(this.optionsBuilder.Options))
{
var data = this.db.Companies.ToListAsync().Result;
data.Insert(0, new Company() { Id = 0, Name = "-"});
return data.ToArray();
}
}
不幸的是，該代碼無法編譯，因為data.ToArray（）返回的是數組而不是Task。實際上，這里我們需要三個線程：主調用方（Get（）），數據庫查詢（this.db.Companies.ToListAsync（））和一個線程，該線程將一個值添加到列表中。我們有三種方法可以做到這一點：讓我們用三種單一方法來查看它們。我們已經看到的第一個，可以使用Task.Run（）方法：
[Route("companies")]
public Task<Company[]> GetCompanies()
{
return Task.Run(() =>
{
using (var db = new AppDbContext(this.optionsBuilder.Options))
{
var data = db.Companies.ToList();
data.Insert(0, new Company() { Id = 0, Name = "-" });
return data.ToArray();
}
});
}
作為替代方案，我們可以使用方法ContinueWith（），該方法可以應用於任務，並且可以在上一個方法完成后立即指定要運行的新任務：
[Route("resources")]
public Task <Resource[]> GetResources()
{
using (var db = new AppDbContext(this.optionsBuilder.Options))
{
return db.Resources.ToListAsync()
.ContinueWith(dataTask = >
{
var data = dataTask.Result;
dataTask.Result.Insert(0, new Resource() { Id = 0, Name = "-" });
return data.ToArray();
});
}
}
我們可以讓編譯器執行“垃圾代碼”，並使用關鍵字async和await，這可以為我們創建Task：
[Route("areas")]
public async Task <Area[]> GetAreas()
{
using (var db = new AppDbContext(this.optionsBuilder.Options))
{
var data = await db.Areas.ToListAsync();
data.Insert(0, new Area() { Id = 0, Name = "-" });
return data.ToArray();
}
}
正如您在最后一種方法中看到的那樣，代碼更加簡單，並且向我們隱藏了Task的創建，從而使我們可以異步返回。讓我們想象一下一個場景，其中調用不止一個，並且這種方法如何使一切變得更加線性。
重構的副作用是方法GetAreas（）已成為異步操作。這個事實意味着，當不同的請求到達此API時，分配給該請求的線程池的線程將被釋放以供其他請求使用，直到DbContext終止數據提取為止。
我希望我能引起您足夠的興趣來深入分析該論點。在許多情況下，使用async和await非常方便，並且除了使代碼更加簡潔和線性外，還可以提高應用程序的一般性能。
可以在這里找到代碼：https：//github.com/fvastarella/Programmazione-asincrona-con-async-await
查看原文【https://www.blexin.com/en-US/Article/Blog/Async-and-await-in-real-applications-60】