C# 8.0 编程

第 17 章 异步语言功能 异步语言功能

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C# 为使用和实现异步方法提供了语言级支持。异步 API 通常是使用某些服务的最有效方法。例如，大多数 I/O 都是在操作系统内核中异步处理的，因为大多数外设（如磁盘控制器或网络适配器）都能自主完成大部分工作。它们只在每次操作开始和结束时才需要 CPU 参与。

虽然操作系统提供的许多服务本质上都是异步的，但开发人员通常会选择通过同步 API（即工作完成后才返回的 API）来使用它们。这是一种资源浪费，因为它们会阻塞线程，直到 I/O 完成。线程会产生开销，为了获得最佳性能，通常最好使用相对较少的操作系统线程。理想情况下，应用程序的操作系统线程数量与硬件线程数量相同，但只有确保线程只在没有未完成工作时才会阻塞，才能达到最佳效果。(第 16 章介绍了操作系统线程和硬件线程的区别）。在同步 API 调用中阻塞的线程越多，处理工作负载所需的线程就越多，从而降低了效率。在对性能敏感的代码中，异步 API 是非常有用的，因为线程可以在等待 I/O 完成的过程中启动工作，然后做其他有意义的事情，而不是强迫线程坐等 I/O 完成而浪费资源。

异步应用程序接口的问题在于，使用起来可能比同步应用程序接口复杂得多，尤其是当你需要协调多个相关操作并处理错误时。这就是为什么在主流编程语言提供内置支持之前，开发人员通常会选择效率较低的同步替代方案。2012 年，C# 和 VB 将此类功能带出了研究实验室，此后，许多其他流行语言也增加了类似功能（最著名的是 JavaScript，它在 2016 年获得了一种看起来非常相似的语法）。C# 中的异步功能使编写使用高效异步 API 的代码成为可能，同时保留了使用较简单同步 API 的代码的大部分简洁性。

异步功能在某些场景中也很有用，在这些场景中，最大化吞吐量并不是主要的性能目标。在客户端代码中，避免阻塞用户界面线程以保持响应速度非常重要，异步 API 提供了一种实现方法。异步代码的语言支持可以处理线程亲和性问题，从而大大简化了编写高响应性用户界面代码的工作。

异步关键字：async 和 await

C# 通过两个关键字提供对异步代码的支持：async 和await 。其中第一个关键字并不是单独使用的。如果在方法的声明中加入async 关键字，编译器就会知道您打算在方法中使用异步功能。如果没有这个关键字，就不允许使用await 关键字。这可以说是多余的--如果在没有async 的情况下尝试使用await ，编译器会产生错误。如果编译器知道方法的主体试图使用异步特性，为什么还要明确告诉它呢？原因有二。首先，正如你将看到的，这些特性从根本上改变了编译器生成的代码的行为，因此，对于任何阅读代码的人来说，清楚地显示方法的异步行为是非常有用的。其次，await 并不总是 C# 中的一个关键字，因此开发人员曾经可以自由地将其用作标识符。也许微软本可以设计await 的语法，使其仅在非常特定的上下文中充当关键字，从而使您可以在所有其他情况下继续将其用作标识符，但 C# 团队决定采取一种略微粗粒度的方法：您不能在async 方法中将await 用作标识符，但它在其他任何地方都是有效的标识符。

备注

async 关键字不会改变方法的签名。它决定了方法的编译方式，而不是使用方式。

因此，async 关键字只是声明您打算使用await 关键字。(虽然在没有使用async 的情况下不能使用await ...