通过一个示例形象地理解C# async await异步

前言

相信大家看过不少讲C# async await的文章,博客园就能搜到很多,但还是有很多C#程序员不明白。
如果搞不明白,其实也不影响使用。但有人就会疑惑,为什么要用异步?我感觉它更慢了,跟同步有啥区别?
有的人研究深入,比如去研究状态机,可能会明白其中的原理。但深入研究的毕竟少数。有的人写一些示例,有的专业有的不是很专业,但看的人仍有不明白的。
所以我写了一个示例,尽量简单,让大家形象地理解一下C#的异步。
就是一个示例,没有什么理论讲解,大家自己测试自己思考。如果大家看理论讲解,就能明白,我也就没必要写这个示例了。

示例的测试步骤

先直接测试,看结果,下面再放代码

  1. 点击VS2022的启动按钮,启动程序,它会先启动Server工程,再启动AsyncAwaitDemo2工程
  2. 快速连续点击5次button1(调用的是同步方法)
  3. 快速连续点击5次button2(调用的是异步方法)
  4. 观察思考输出结果,体会异步的好处

测试截图

通过一个示例形象地理解C# async await异步插图

测试截图说明

  1. 5次点击button1,界面是卡住的,但不影响输出结果,5次点击button2界面不会卡住(截图看不出来,测试过程中有体现)
  2. 5次点击button1,共5次同步请求,每个请求耗时2秒,一共耗时10秒,嫌慢,想要并发请求?那你可能要使用Task.Run,在线程中调用同步方法,这又涉及到线程占用问题
  3. 5次点击button2,共5次异步请求,每个请求耗时2秒,但一共耗时只有2秒,注意,代码中请求web api接口使用Thread类了吗?没有!使用Task.Run了吗?没有!使用了async await语法糖,是不是比通过new Thread或Task.Run要简单多了?就像写同步代码那样,却实现了异步并发的效果。

一个问题

其它博客也写过示例,是控制台示例,输出的主线程ID,是有可能会变化的。这里是Winform示例,输出的主线程ID始终是UI线程的ID,即是1;
我没有演示主线程ID发生变化的情况,这样会使示例变得复杂一点,不容易看明白。

服务端

服务端和客户端是两个独立的工程,测试时在一起跑,但其实可以分开部署,部署到不同的机器上
服务端是一个web api接口,用.NET 6、VS2022开发,代码如下:

[ApiController]
[Route("[controller]")]
public class TestController : ControllerBase
{
    [HttpGet]
    [Route("[action]")]
    public async Task ForPreheat()
    {
        return await Task.FromResult("预热返回结果");
    }

    [HttpGet]
    [Route("[action]")]
    public async Task Get()
    {
        await Task.Delay(2000); //模拟耗时操作
        return "测试返回结果";
    }
}

客户端

大家看客户端代码时,不需要关心服务端怎么写
客户端是一个Winform工程,用.NET 6、VS2022开发,代码如下:

public partial class Form1 : Form
{
    private string _urlPreheat = "http://localhost:5028/Test/ForPreheat";
    private string _url = "http://localhost:5028/Test/Get";
    private int _index1 = 1; //测试时请快速连续点击5次button1
    private int _index2 = 1; //测试时请快速连续点击5次button2
    private Stopwatch _sw1;
    private Stopwatch _sw2;

    public Form1()
    {
        InitializeComponent();
    }

    private async void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
    {
        Request(_urlPreheat); //预热
        await RequestAsync(_urlPreheat); //预热
        Log("==== 预热请求结束 ====================================");
    }

    #region Log
    private void Log(string msg)
    {
        msg = $"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}  {msg}rn";

        if (this.InvokeRequired)
        {
            this.BeginInvoke(new Action(() =>
            {
                txtLog.AppendText(msg);
            }));
        }
        else
        {
            txtLog.AppendText(msg);
        }
    }
    #endregion

    private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        await Task.Delay(1000); //为了能1秒内快速点击几次,为了能写这句代码button1_Click前面加了async,但后面的代码仍是同步调用;如果不加这句,第一次点击界面就卡死了,无法连续点击5次。

        Log("==== 同步请求开始 ====================================");
        if (_index1 == 1) _sw1 = Stopwatch.StartNew();

        Request(_url);

        if (_index1 == 5)
        {
            _sw1.Stop();
            Log($"5次请求耗时:{_sw1.Elapsed.TotalSeconds:0.000}秒");
        }
        _index1++;
    }

    private async void button2_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        await Task.Delay(1000); //为了和button1保持一致

        Log("==== 异步请求开始 ====================================");
        if (_index2 == 1) _sw2 = Stopwatch.StartNew();

        await RequestAsync(_url);

        if (_index2 == 5)
        {
            _sw2.Stop();
            Log($"5次请求耗时:{_sw2.Elapsed.TotalSeconds:0.000}秒");
        }
        _index2++;
    }

    private async Task RequestAsync(string url)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        HttpClient httpClient = HttpClientFactory.GetClient();
        var result = await (await httpClient.GetAsync(url)).Content.ReadAsStringAsync();
        sw.Stop();
        Log($"线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},请求耗时:{sw.Elapsed.TotalSeconds:0.000}秒,返回内容长度:{result.Length}");
    }

    private void Request(string url)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        var result = HttpUtil.HttpGet(url);
        sw.Stop();
        Log($"线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},请求耗时:{sw.Elapsed.TotalSeconds:0.000}秒,返回内容长度:{result.Length}");
    }
}

思考

把button2_Click方法中的await RequestAsync(_url);修改为两行:

await RequestAsync(_url);
await RequestAsync(_url);

那么5次点击,每次点击请求2次,共5×2=10次请求,请问这10次请求的总耗时大约是几秒?
答案是4秒,为什么?
因为每次点击的2次请求是顺序的,耗时是2+2=4秒,而5次点击是并发的,没有增加耗时时长

Demo完整代码

https://gitee.com/s0611163/AsyncAwaitDemo2

流程图

最后,我画了两个流程图,但这两个流程图可能画的很不专业,所以仅供参考
button1点击5次的流程图:
通过一个示例形象地理解C# async await异步插图1
button2点击5次的流程图:
通过一个示例形象地理解C# async await异步插图2
我之前说过,异步的本质是回调,这句话是否正确我也不知道,主要是为了大家理解异步。

文章来源于互联网:通过一个示例形象地理解C# async await异步

THE END
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