前言

拖了很长时间，我决定还是发下吧

这次就没啥好说的，主要就讲一个地方——什么是异步，同时会顺带同步是什么以及C#中异步的实现

事先声明，这只能算C#异步入门的相关文章，若需要详细了解请到该微软官方文档上看，链接在此：异步编程 - C# | Microsoft Learn

异步和同步

在正式讲异步之前，我觉得有必要先讲讲同步是什么，这样，我才能方便讲什么叫做异步

同步定义

简单来说，同步的核心特点就是：“调用方必须等待任务完成，才能继续执行后续操作”，如果当前任务没完成，之后的任务就必须等待

举个例子，一个线性闯关游戏，你必须要先把A关打了，才能去接着打B关，B关打了才能去打C关等等，而打的时候你必须专心完成这一关，而其他的事情你都不能做

异步定义

异步则不同，异步的核心特点便是：当前任务在等待结果时，可以先去处理其他任务。

就相当于你做饭的时候，可以同时挂着一个挂机游戏，做饭需要一定的时间，而在做饭的时候，挂机游戏仍然在后台运行，等到游戏完成某个任务之后，才告诉你去领奖励

很显然，这种方法并不是按顺序进行，而是任务在等待 I/O 时让出线程控制权

当然，这并不是什么多线程，很多异步任务只是在线程空闲时调度执行的

两者的区别

既然讲完了什么是同步，什么是异步，那区别就很明显了，若还是看不出来，那我再换个说法：

同步：同步就是所有事情都要你一个人来依次完成
异步：异步就是部分任务可以交给其他人或系统处理，而你可以作为一个领头人，只需要在结果完成时再继续处理

当然了，异步并不一定总是比同步更快

例如前面提到的闯关游戏，如果游戏机制规定必须按顺序通关，那么就算是使用异步，也没办法减少时间

因此，是否使用异步，主要取决于：

任务之间是否存在等待时间
任务之间是否存在依赖的关系

根据这些就可以判断是否需要使用异步

至此，什么是异步/同步的基本内容讲完了，接下来就讲讲C#的异步了

C#异步

题外话

大部分人入门所写的代码，其实默认就是同步的代码

所以我在这里就不多扯跟同步相关的代码了，直接进入异步这部分

C#异步编程概述

这里就不多废话了，前文定义也讲过一些东西，我直接引用微软官方的文档吧（原链接：异步编程场景 - C# | Microsoft Learn）：

在 C# 代码中实现异步编程时，编译器会将程序转换为状态机。此构造跟踪代码中的各种操作和状态，例如在代码到达 await 表达式时暂停执行，并在后台任务完成时恢复执行。
就计算机科学理论而言，异步编程是异步编程模型的实现。

简单来说，就是C#的async / await本质上是拿状态机实现的

至于为什么不直接手写异步逻辑，是因为C#的异步本身是通过TAP的方式来实现的，而async / await只是 TAP 的一种语法封装

所以，这种玩意非特必要才学呗，如果对该方法有兴趣的就可以看看这个：基于任务的异步模式（TAP）：简介和概述 - .NET | Microsoft Learn

对于微软官方的态度似乎也是不建议手写TAP来实现异步的，所以，在这里，我就主要讲讲async / await 版的异步

核心

核心部分

在C#的异步编程中，最为基本的便是这四个：

Task 表异步任务
Task<T> 表带返回值的异步任务
async 声明方法的
await 是等待异步任务完成的

当然，这里插一嘴，async不是必须的，毕竟await要的是可以返回Task类型的，但也很重要

同时在C#中，异步有俩种异步绑定方式，一类是I/O 绑定，另一类是CPU 绑定，这俩者的最直观的区别仅在于是否使用了Task.Run 上，本质上最重要的区别还是用没用CPU，以及CPU绑定要Task.Run

但在性能消耗上，I/O 绑定很明显比CPU 绑定少很多，但分别的应用场景则不同：

I/O 绑定就是所谓异步方法的调用顺序
而CPU 绑定这个玩意，顾名思义，就是用在CPU上，主要解决的就是CPU 响应能力方面的问题

当然，无论怎么绑定，最为核心的地方在于你需要使用async 这个关键词，你才能去使用C#的异步编程，当然，记得引用using System;和using System.Threading.Tasks;（Task所需）

async和await的本质

async

前文提到过async 是什么玩意，这里就详细说明下：

async是声明异步方法的，这玩意有点类似于java版的注解，只不过这个玩意是直接调用并立即返回 Task的

讲完async，接下来简单讲讲await

await

前文所述，await 是等待异步任务完成的，但你可能会理解成等待之类，

但实际上真等待那是同步才会干的，await 并不会阻塞线程，而是会将方法拆分为两部分：

执行 await 之前
任务完成后的 continuation

当任务完成时，方法会从 await 后继续执行

怎么去使用

在微软官方中，对于异步的使用讲的很清楚了，主要是这几点（链接：异步编程场景 - C# | Microsoft Learn）：

可以对 I/O 绑定和 CPU 绑定代码使用异步代码，但实现不同。
异步代码使用 Task<T> 和 Task 对象作为构造来为在后台运行的工作建模。
关键字 async 将方法声明为异步方法，这样就可以在方法正文中使用 await 关键字。
应用 await 关键字时，代码将挂起调用的方法，并将控制权交还给其调用者，直到任务完成。
只能在异步方法中使用 await 表达式。

注意事项

微软官方其实在这方面讲的很详细了，但我还是决定再复述一遍：

一、async方法内要加await

很显然，正如前文所述async方法本身编译后就是一个状态机，当然你也可以无视如下图的警告直接使用该方法，不是说不行，vs弹出来的也不是错误而是警告，但你不加await显然是浪费了一个状态机，若无必须不要闲着没事去搞这种（这里就不贴原文了，意思一样的）

二、仅从事件处理程序返回“async void”

下面是微软原话（链接：异步编程场景 - C# | Microsoft Learn）：

事件处理程序必须声明 void 返回类型，不能像其他方法一样使用或返回 Task 对象 Task<T> 。编写异步事件处理程序时，需要对处理程序的返回方法使用 async 修饰符 void 。返回方法的其他实现 async void 不遵循 TAP 模型，并且可能会带来挑战：
async void 方法中引发的异常无法在该方法外部被捕获
async void 方法难以测试
async void 方法在调用方未期望其为异步时可能会导致负面效果

总的来说，在微软角度来说，主要就是代码规范的问题，毕竟事件处理程序本身是一定要用async void的，但除此之外就不能滥用之类，async是什么我不再补充，只用知道后面的void返回不了东西，就导致不能使用await之类，如果乱用那就会降低可读性什么的（毕竟这玩意不符合TAP规范）

三、LINQ中谨慎使用lambda

好吧，我先提俩嘴什么是LINQ和lambda ，如果不知道的，可以去看折叠部分

LINQ和lambda

lambda你可以粗暴的认为就是个加速开发的神器，他能为你节省大量开发时间

而LINQ就是语言集成查询的缩写，主要的作用跟mssql的查询功能差不多，完全可以理解为C#内置版mssql的查询功能

我知道肯定会有人说：“啊真理，这个不是废话吗？”我说，对于这一块微软在官方文档也表明了，说：使用LINQ上使用异步lambda会出现一些bug

这里是原文（链接：异步编程场景 - C# | Microsoft Learn）：

在 LINQ 表达式中实现异步 lambda 时，请务必小心。 LINQ 中的 Lambda 表达式使用延迟执行，这意味着代码可以在意外时间执行。如果代码编写不正确，在这种情况下引入阻止任务很容易导致死锁。此外，异步代码的嵌套也使得难以推理代码的执行。 Async 和 LINQ 非常强大，但这些技术应尽可能谨慎且清晰地一起使用。

就先讲这么多，若接着讲下去那我就是微软文档的“搬运工”而不是给你入门的博文，在这里贴上链接：异步编程场景 - C# | Microsoft Learn

示例

接下来就是最经典的示例部分了，在这里，我就只讲I/O 绑定这一块，仅用来直观演示：

这里就是烧水喝水的一个问题了，当然这里不考虑说需要时间，以及喝水的人能否承受刚烧开的开水等问题

主要是这样的流程：

等待烧水（2秒）→学习（3秒）→喝水（0.5秒）

若同步，则需要5.5秒的时间，这显然太花时间了，于是就用到异步了，异步会将学习的部分串在等水、喝水，以节省时间，以下便是异步的代码：

using System;
using System.Diagnostics;
class Program
{
    static async Task Main(string[] args)
    {
        var sw = Stopwatch.StartNew(); //你只用知道这是计时的就行

        Console.WriteLine("Boiling water..."); //开始并等待烧水完成

        Task walkingTask = Waiting(); //开始等待开水，但不等待它完成
        Task studyTask = Study(); //开始学习，但不等待它完成

        await walkingTask; //现在等待走路完成
        await Drink(); //等待喝水完成
        await studyTask; //现在等待学习完成

        sw.Stop();
        Console.WriteLine($"消耗时间: {sw.ElapsedMilliseconds} ms");
    }
    //异步方法示例
    //等开水
    static async Task Waiting()
    {
        Console.WriteLine("Waiting...");

        await Task.Delay(2000); //模拟一个耗时操作，比如走路需要2秒
        /*这个就等同于同步方法的Thread.Sleep(2000);，也就是等五秒后执行
        但是它不会阻塞主线程，
        而是让出控制权，允许其他代码继续执行*/

        Console.WriteLine("Finished waiting.");
    }
    //学习
    static async Task Study()
    {
        Console.WriteLine("Studying...");

        await Task.Delay(3000);

        Console.WriteLine("Finished Studying");
    }
    //喝水
    static async Task Drink()
    {
        Console.WriteLine("Drinking...");
        await Task.Delay(500);
        Console.WriteLine("Drinking water finished");
    }
}

结果：

Boiling water...

Waiting...

Studying...

Finished waiting.

Drinking...

Drinking water finished

Finished Studying

消耗时间: 3028 ms

就这样吧

前言