异步编程

• 理解异步编程的原理与价值

• 掌握 async/await 语法

• 能编写异步方法与异步 API

• 掌握异步最佳实践与常见陷阱

核心讲解

（1）为什么需要异步

同步调用会阻塞当前线程，等待期间线程闲着浪费；异步调用不会阻塞，线程去做其他事，完成了再回来继续，大幅提升吞吐量。

• 适用：IO 密集型任务（网络请求、文件读写、数据库）

• 不适用：CPU 密集型任务，并行更合适

（2）核心语法

• async：修饰方法，标记方法是异步方法

• await：等待异步任务，不会阻塞线程，执行到 await 方法返回，等任务完成再往下走

• 返回值：Task 无返回值、Task<T> 有返回值

• 命名约定：异步方法名以 Async 结尾

（3）常用异步 API

.NET 很多内置 API 都有异步版本：

• 文件：File.ReadAllTextAsync()、WriteAllTextAsync()

• 网络：HttpClient.GetAsync()、PostAsync()

• 数据库：EF Core 异步查询

（4）组合器

• Task.WhenAll(t1,t2...)：等待所有任务完成

• Task.WhenAny(t1,t2...)：等待任意一个完成

• Task.Delay()：异步等待

操作步骤

1. 编写异步方法，模拟异步 IO

2. 用 WhenAll 等待多个任务

3. 运行观察执行顺序

代码示例

using System.Diagnostics;

Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();

// 异步方法
async Task<string> DownloadDataAsync(string url)
{
    Console.WriteLine($"开始下载：{url}");
    await Task.Delay(1000); // 模拟网络耗时
    Console.WriteLine($"下载完成：{url}");
    return $"{url} 的内容";
}

// ===== 1. 串行等待 =====
Console.WriteLine("=== 串行异步 ===");
sw.Restart();
string r1 = await DownloadDataAsync("url1");
string r2 = await DownloadDataAsync("url2");
string r3 = await DownloadDataAsync("url3");
Console.WriteLine($"串行耗时：{sw.ElapsedMilliseconds}ms");

// ===== 2. 并行等待所有 =====
Console.WriteLine("\n=== 并行异步 ===");
sw.Restart();
Task<string> t1 = DownloadDataAsync("url1");
Task<string> t2 = DownloadDataAsync("url2");
Task<string> t3 = DownloadDataAsync("url3");

string[] results = await Task.WhenAll(t1, t2, t3);
Console.WriteLine($"并行耗时：{sw.ElapsedMilliseconds}ms");

// ===== 3. 异步文件读写 =====
string file = "async_test.txt";
await File.WriteAllTextAsync(file, "Hello 异步编程");
string content = await File.ReadAllTextAsync(file);
Console.WriteLine("\n文件内容：" + content);

Console.ReadKey();

常见误区

1. async void：除了事件处理，永远不要写 async void，异常无法捕获，无法等待

2. Wait ()/Result () 死锁：UI 线程、ASP.NET 里用 Result/Wait 容易死锁，全程用 await

3. 假异步：方法里没有 await 还标 async，或者用 Task.Run 包装同步方法

4. 异步方法加后缀：约定异步方法名以 Async 结尾，方便识别

课后练习

1. 写一个异步方法，模拟耗时操作，返回随机数

2. 同时启动 5 个异步任务，等待全部完成，计算总耗时

3. 用异步方式读写一个文件

4. 简述异步和多线程的区别？