C# 异步编程简单示例

C# 异步编程

在异步程序中，程序代码不需要按照编写时的顺序严格执行。有时需要在一个新的线程中运行一部分代码，有时无需创建新的线程，但为了更好地利用单个线程的能力，需要改变代码的执行顺序；

举例：
先不使用异步写一个程序。
1.Stopwatch类计时器用来测量代码中不同任务的执行时间；
2.两次调用CountCharacters方法来下载网页内容，并返回网站包含的字符数；
3.接着四次调用CountToALargeNumber方法，该方法仅执行一个消耗一定时间的任务，并循环指定次数；
4.最后打印两个网站的字符数；

namespace ConsoleApplication2
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyDownLoadString ds = new MyDownLoadString();
            ds.DoRun();
        }
    }
    class MyDownLoadString
    {
        Stopwatch sw = new Stopwatch();

        public void DoRun()
        {
            const int LargeNumber = 6000000;
            sw.Start();

            int t1 = CountCharacters(1, "http://www.microsoft.com");
            int t2 = CountCharacters(2, "http://www.illustratedcsharp.com");

            CountToALargeNumber(1, LargeNumber);
            CountToALargeNumber(2, LargeNumber);
            CountToALargeNumber(3, LargeNumber);
            CountToALargeNumber(4, LargeNumber);

            Console.WriteLine("Chars in http://www.microsoft.com        :{0}",t1);
            Console.WriteLine("Chars in http://www.illustratedcsharp.com:{0}", t2);
            Console.ReadKey();
        }
        private int CountCharacters(int id,string uriString)
        {
            WebClient wc1 = new WebClient();
            Console.WriteLine("Starting call{0} : {1,4:N0}ms",id,sw.Elapsed.TotalMilliseconds);

            string result = wc1.DownloadString(new Uri(uriString));
            Console.WriteLine("Call {0} completed : {1,4:N0}ms", id, sw.Elapsed.TotalMilliseconds);
            return result.Length;
        }

        private void CountToALargeNumber(int id,int value)
        {
            for (long i = 0; i < value; i++)
                ;
            Console.WriteLine("End counting{0} : {1,4:N0}ms", id, sw.Elapsed.TotalMilliseconds);
        }
    }
}

运行结果：

显示了不同任务开始和结束的时间，Call1和Call2占用了大部分时间（等待网站的响应）；任务执行的时间轴如下：

接下来换一种方式：
如果我们能初始化两个CountCharacters调用，无需等待结果，而是直接执行四个CountToALargeNumber调用，然后在两个CountCharacters方法调用结束时再获取结果，就可以显著提升性能；下面使用async/await特性来实现：
1.当DoRun调用CountCharactersAsync时，CountCharactersAsync将立即返回，然后才正真开始下载字符。他向调用方法返回一个Task< int>类型的占位符对象，表示他计划进行的工作，这个占位符最终将“返回”一个int；
2.这使得DoRun不用等待实际工作完成就可以继续执行。下一条语句再次调用CountCharactersAsync方法；
3.接着，DoRun可以继续执行，调用四次CountToALargeNumber，同时两次CountCharactersAsync的调用继续他们的工作-------基本上是等待；
4.DoRun的最后两行从CountCharactersAsync调用返回的Tasks中获取结果。如果没有结果，将阻塞并等待；

namespace ConsoleApplication3
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyDownLoadString ds = new MyDownLoadString();
            ds.DoRun();
        }
    }
    class MyDownLoadString
    {
        Stopwatch sw = new Stopwatch();

        public void DoRun()
        {
            const int LargeNumber = 6000000;
            sw.Start();

            Task<int> t1 = CountCharactersAsync(1, "http://www.microsoft.com");
            Task<int> t2 = CountCharactersAsync(2, "http://www.illustratedcsharp.com");

            CountToALargeNumber(1, LargeNumber);
            CountToALargeNumber(2, LargeNumber);
            CountToALargeNumber(3, LargeNumber);
            CountToALargeNumber(4, LargeNumber);

            Console.WriteLine("Chars in http://www.microsoft.com        :{0}", t1.Result);
            Console.WriteLine("Chars in http://www.illustratedcsharp.com:{0}", t2.Result);
            Console.ReadKey();
        }
        private async Task<int> CountCharactersAsync(int id, string uriString)
        {
            WebClient wc1 = new WebClient();
            Console.WriteLine("Starting call{0} : {1,4:N0}ms", id, sw.Elapsed.TotalMilliseconds);

            string result = await wc1.DownloadStringTaskAsync(new Uri(uriString));
            Console.WriteLine("Call {0} completed : {1,4:N0}ms", id, sw.Elapsed.TotalMilliseconds);
            return result.Length;
        }

        private void CountToALargeNumber(int id, int value)
        {
            for (long i = 0; i < value; i++)
                ;
            Console.WriteLine("End counting{0} : {1,4:N0}ms", id, sw.Elapsed.TotalMilliseconds);
        }
    }
}

执行结果：

第二次程序比上一次快，是由于CountToALargeNumber方法的四次调用是在CountCharactersAsync方法调用等待网站响应的时候进行的；时间轴如下：