最近在看《深入解析C#(第4版)》这本书,看到了第五章,这一章节是关于异步。之前对异步这个概念只能算是一知半解,了解了它的概念和用法,但是对它的实际场景和为了解决什么问题而诞生的是不太清楚的。于是乎,就和小伙伴之间有了一场讨论。
一般来说对方法的调用都是同步执行的。例如在线程执行体内,即线程的调用函数中,方法的调用就是同步执行的。如果方法需要很长的时间来完成,比方说从Internet加载数据的方法,调用者线程将被阻塞直到方法调用完成。这时候为了避免调用者线程被阻塞,这时候就需要用到异步编程了。异步编程可以解决线程因为等待独占式任务而导致的阻塞问题。
探索过程中,参考了《微软官方文档》,《I/O Threads Explained》。
官方以一个做早餐的例子来解释了什么叫同步,并行和异步。
假设做一个早餐需要完成7个步骤:
倒一杯咖啡。
加热平底锅,然后煎两个鸡蛋。
煎三片培根。
烤两片面包。
在烤面包上加黄油和果酱。
倒一杯橙汁。
同步执行,是指只有完成上一个任务,才会开始下一个任务;同时将阻塞当前线程执行其他操作,直至任务全部完成
代码例子如下:
// 鉴于我用的是vs2022,可能控制台程序的代码在旧版本的vs上无法直接运行,需要补充对应的main函数
MakeBreakfast();
static void MakeBreakfast()
{
var cup = PourCoffee();
Console.WriteLine("coffee is ready");
var eggs = FryEggs(2);
Console.WriteLine("eggs are ready");
var bacon = FryBacon(3);
Console.WriteLine("bacon is ready");
var toast = ToastBread(2);
ApplyButter(toast);
ApplyJam(toast);
Console.WriteLine("toast is ready");
var oj = PourOJ();
Console.WriteLine("oj is ready");
Console.WriteLine("Breakfast is ready!");
}
static Juice PourOJ()
{
Console.WriteLine("Pouring orange juice");
return new Juice();
}
static void ApplyJam(Toast toast) =>
Console.WriteLine("Putting jam on the toast");
static void ApplyButter(Toast toast) =>
Console.WriteLine("Putting butter on the toast");
static Toast ToastBread(int slices)
{
for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
{
Console.WriteLine("Putting a slice of bread in the toaster");
}
Console.WriteLine("Start toasting...");
Task.Delay(3000).Wait();
Console.WriteLine("Remove toast from toaster");
return new Toast();
}
static Bacon FryBacon(int slices)
{
Console.WriteLine($"putting {slices} slices of bacon in the pan");
Console.WriteLine("cooking first side of bacon...");
Task.Delay(3000).Wait();
for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
{
Console.WriteLine("flipping a slice of bacon");
}
Console.WriteLine("cooking the second side of bacon...");
Task.Delay(3000).Wait();
Console.WriteLine("Put bacon on plate");
return new Bacon();
}
static Egg FryEggs(int howMany)
{
Console.WriteLine("Warming the egg pan...");
Task.Delay(3000).Wait();
Console.WriteLine($"cracking {howMany} eggs");
Console.WriteLine("cooking the eggs ...");
Task.Delay(3000).Wait();
Console.WriteLine("Put eggs on plate");
return new Egg();
}
static Coffee PourCoffee()
{
Console.WriteLine("Pouring coffee");
return new Coffee();
}
public class Juice { }
public class Bacon { }
public class Egg { }
public class Coffee { }
public class Toast { }
同步执行的总耗时是每个任务耗时的总和。此外,因为是同步执行的原因,在开始制作一份早餐的时候,如果此时又有一份制作早餐的请求过来,是不会开始制作的。如果是客户端程序,使用同步执行耗时时间长的操作,会导致UI线程被阻塞,导致UI线程无法响应用户操作,直至操作完成后,UI线程才相应用户的操作。
异步执行,是指在遇到await的时候,才需要等待异步操作完成,然后往下执行;但是不会阻塞当前线程执行其他操作。
代码如下
await MakeBreakfastAsync();
static async Task MakeBreakfastAsync()
{
var cup = PourCoffee();
Console.WriteLine("coffee is ready");
var eggs = await FryEggsAsync(2);
Console.WriteLine("eggs are ready");
var bacon = await FryBaconAsync(3);
Console.WriteLine("bacon is ready");
var toast = await ToastBreadAsync(2);
ApplyButter(toast);
ApplyJam(toast);
Console.WriteLine("toast is ready");
var oj = PourOJ();
Console.WriteLine("oj is ready");
Console.WriteLine("Breakfast is ready!");
}
static async Task<Toast> ToastBreadAsync(int slices)
{
for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
{
Console.WriteLine("Putting a slice of bread in the toaster");
}
Console.WriteLine("Start toasting...");
Task.Delay(3000).Wait();
Console.WriteLine("Remove toast from toaster");
return await Task.FromResult(new Toast());
}
static Task<Bacon> FryBaconAsync(int slices)
{
Console.WriteLine($"putting {slices} slices of bacon in the pan");
Console.WriteLine("cooking first side of bacon...");
Task.Delay(3000).Wait();
for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
{
Console.WriteLine("flipping a slice of bacon");
}
Console.WriteLine("cooking the second side of bacon...");
Task.Delay(3000).Wait();
Console.WriteLine("Put bacon on plate");
return Task.FromResult(new Bacon());
}
static Task<Egg> FryEggsAsync(int howMany)
{
Console.WriteLine("Warming the egg pan...");
Task.Delay(3000).Wait();
Console.WriteLine($"cracking {howMany} eggs");
Console.WriteLine("cooking the eggs ...");
Task.Delay(3000).Wait();
Console.WriteLine("Put eggs on plate");
return Task.FromResult(new Egg());
}
上面代码只是为了避免堵塞当前的线程,并没有真正用上异步执行的某些关键功能,所以在耗时上是相差不远的;但是这时候如果在接受了一份制作早餐的请求,还未完成的时候,又有一份制作早餐的请求过来,是可能会开始制作另一份早餐的。
代码如下
await MakeBreakfastBetterAsync();
static async Task MakeBreakfastBetterAsync()
{
Coffee cup = PourCoffee();
Console.WriteLine("Coffee is ready");
Task<Egg> eggsTask = FryEggsAsync(2);
Task<Bacon> baconTask = FryBaconAsync(3);
Task<Toast> toastTask = ToastBreadAsync(2);
Toast toast = await toastTask;
ApplyButter(toast);
ApplyJam(toast);
Console.WriteLine("Toast is ready");
Juice oj = PourOJ();
Console.WriteLine("Oj is ready");
Egg eggs = await eggsTask;
Console.WriteLine("Eggs are ready");
Bacon bacon = await baconTask;
Console.WriteLine("Bacon is ready");
Console.WriteLine("Breakfast is ready!");
}
异步方法的逻辑没有改变,只是调整了一下代码的执行顺序,一开始就调用了三个异步方法,只是在await语句后置了,而不是上面那段代码一样,执行了就在那里等待任务完成,而是会去进行其他的后续操作,直至后续操作需要用到前面任务执行结果的时候,才去获取对应的执行结果,如果没有执行完成就等待执行完成才继续后续的操作。
异步执行并不总是需要另一个线程来执行新任务。并行编程是异步执行的一个子集。
并行编程,调用多个线程,同时去执行任务
例如:需要制作五份早餐,同步和异步的方法都是需要循环调用相应的MakeBreakfast方法和MakeBreakfastBetterAsync方法五次才能制作完成。而并行编程,也就是多线程,可以一次性创建五个线程,分别制作一份早餐,从而大大缩短了所需要的时间。
代码如下
DateTime beforeDT = DateTime.Now;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
MakeBreakfast();
}
DateTime afterDT = DateTime.Now;
TimeSpan ts = afterDT.Subtract(beforeDT);
Console.WriteLine($"同步执行程序耗时: {ts.TotalMilliseconds}ms");
beforeDT = DateTime.Now;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
await MakeBreakfastBetterAsync();
}
afterDT = DateTime.Now;
ts = afterDT.Subtract(beforeDT);
Console.WriteLine($"异步执行程序耗时: {ts.TotalMilliseconds}ms");
beforeDT = DateTime.Now;
await MakeBreakfastBetterMultiTask();
afterDT = DateTime.Now;
ts = afterDT.Subtract(beforeDT);
Console.WriteLine($"并行编程程序耗时: {ts.TotalMilliseconds}ms");
static async Task MakeBreakfastBetterMultiTask()
{
Task[] tasks = new Task[5];
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
tasks[i] = new Task((parameter) => MakeBreakfastBetterAsync().Wait(), "aaa");
tasks[i].Start();
}
Task.WaitAll(tasks);
}
运行耗时结果如下
相比之下,显然能看出来之间的运行耗时差别还是有点大的。
程序就像一个餐馆,线程就像餐馆里面已有的厨师,CPU就是调度厨师的厨师长,假设餐馆开业了,厨师长只带了5个厨师,餐馆接到的订单有8份,同步执行就是5个厨师分别处理5个订单后,这期间,他们会专心的去完成订单的菜,而无视其他的事情,直到完成订单,厨师长才会分配新的订单给他们;异步执行则是5个厨师在处理5个订单的期间,如果厨师长发现他们有人处于空闲状态,就会安排他们去执行剩下3个订单,如果收到等待中的订单可以继续操作时,厨师长会抽调厨师继续完成订单,从而增加了餐馆处理订单的能力。而并行编程则是餐馆开业的时候,告诉了厨师长,需要8个厨师;厨师长就带来了相应数量的厨师来处理订单。
来自:https://mp.weixin.qq.com/s/61dKE4njrGM2UtEQmCA7YQ
作者:老王Plus
虽然大家知道async/await,但是很多人对这个方法中内部怎么执行的还不是很了解,本文是我看了一遍技术博客理解 JavaScript 的 async/await
Async实际上是一个封装了自动化执行并返回一个Promise的Generator函数的语法糖。这句话的意思我们可以分为三个部分来解读:首先它有一个自动化执行,Generator函数是依靠不停的调用.net来依次执行的,Async有一个自动化执行的过程
Node.js7.6起, Node.js 搭载了有async函数功能的V8引擎。当Node.js 8于10月31日成为LTS版本后,我们没有理由不使用async函数。接下来,我将简要介绍async函数,以及如何改变我们编写Node.js应用程序的方式。
自2015年11 发布1.7版以来,TypeScript 已支持 async/await 关键字。编译器使用 yield 将异步函数转换为生成器函数。这意味着咱们无法针对 ES3 或 ES5,因为生成器仅在 ES6 中引入的。
async/await 大家肯定都用过,在处理异步操作的时候真的是很方便。那今天主要讲一些在使用 async/await 时容易忽略和犯错的地方。上面的代码中,每一行都会 等待上一行的结果返回后才会执行。
有一个图片列表,我想要在图片onload成功之后获取加载成功的图片列表,图片资源加载为异步,我们使用ES7的async await方式实现,多张图片,是用for循环。
Async 和 Awaiit 是 Promise 的扩展,我们知道 JavaScript 是单线程的,使用 Promise 之后可以使异步操作的书写更简洁,而 Async 使 Promise 像同步操作
最近代码写着写着,我突然意识到一个问题——我们既然已经有了 Promise 和 then,为啥还需要 async 和 await?这不是脱裤子放屁吗?
如果让你手写async函数的实现,你是不是会觉得很复杂?这篇文章带你用20行搞定它的核心。经常有人说async函数是generator函数的语法糖,那么到底是怎么样一个糖呢?让我们来一层层的剥开它的糖衣。
async/await是ES7的写法,可以让非同步call back写法看起来像同步的顺序去执行。以下我们new一个Promise的class并return给一个function
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