区块链技术博客
www.b2bchain.cn

C#异步编程学习笔记3 之 异步原理

这篇文章主要介绍了C#异步编程学习笔记3 之 异步原理的讲解,通过具体代码实例进行16400 讲解,并且分析了C#异步编程学习笔记3 之 异步原理的详细步骤与相关技巧,需要的朋友可以参考下https://www.b2bchain.cn/?p=16400

本文实例讲述了2、树莓派设置连接WiFi,开启VNC等等的讲解。分享给大家供大家参考文章查询地址https://www.b2bchain.cn/7039.html。具体如下:

C#异步编程学习笔记3 之 异步原理

    • 异步原理
      • 同步 vs 异步
      • 什么是异步编程
      • 异步编程的两种用途
        • 一点建议
      • 异步编程和Continuation

异步原理

同步 vs 异步

同步操作会在返回调用者之前完成它的工作

异步操作会在返回调用者之后去做它的(大部分)工作

  • 异步的方法更为少见,会启用并发,因为它的工作会与调用者并行执行
  • 异步方法通常很快(立即)就会返回到调用者,所以叫非阻塞方法

目前见到的大部分的异步方法都是通用目的的:

  • Thread.Start
  • Task.Run
  • 可以将 continuation 附加到 Task 的方法

什么是异步编程

  • 异步编程的原则是将长时间运行的函数写成异步的。

  • 传统的做法是将长时间运行的函数写成同步的,然后从新的线程或 Task 进行调用,从而按需引入并发。

上述异步方式的不同之处在于,它是从长时间运行函数内部启动并发。这有两点好处;

  • I/O-bound 并发可不使用线程来实现。可提高扩展性和执行效率。
  • 富客户端在 worker 线程会使用更少的代码,简化了线程安全性。

异步编程的两种用途

  1. 编写高效处理大量并发 I/O 的应用程序(典型的:服务器端应用)
    • 挑战并不是线程安全(因为共享状态通常是最小化的),而是执行效率。
    • 特别的,web应用程序中,每个网络请求并不会消耗一个线程
  2. 在富客户端应用程序里简化线程安全
    • 如果调用图中任何一个操作是长时间运行的,那么整个调用图(call graph)必须运行在 worker 线程上,以保证 UI(主线程)响应。
      • 得到一个横跨多个方法的单一并发操作(粗粒度);
      • 需要为调用图(call graph)中每个方法考虑线程安全
    • 异步的调用图(call graph),直到需要才开启一个线程,通过较浅,即该线程在调用图中只有一两层的深度(I/O-bound 操作完全不需要,可以使用回调的方式)
      • 其它方法可以在 UI 线程执行,线程安全简化
      • 并发的粒度适中:
        • 一连串的小的并发操作,操作之间会弹回到 UI 线程

调用图(call graph)如下示例

C#异步编程学习笔记3 之 异步原理

一点建议

为了获得上述的异步的好处,下列操作建议异步编写;

  • I/O-bound 和 Compute-bound 操作
  • 执行超过 50 毫秒的操作

另一方面过细的粒度会损害性能,因为异步操作也有开销。

异步编程和Continuation

  • Task 非常适合异步编程,因为它们支持 Continuation(它对异步非常重要)。

    • 前文中有提到的TaskCompletionSource 的例子就支持Continuation。
    • TaskCompletionSource 是实现底层 IO-bound 异步方法的一种标准方式。
  • 对于 Compute-bound 方法,Task.Run 会初始化绑定线程的并发

    • 具体实现就是把 task 对象返回给调用者,然后创建异步方法;
    • 目标是在调用图较低的位置来这样做
      • 这样的化,在富客户端应用中,高级方法可以保留在 UI 线程和访问控制以及共享状态上,不会出现线程安全的问题。

下面通过一个例子的代码逐步改变,演示上

  1. 传统同步的代码写法。输出的结果数字按顺序显式,耗时较长。

    class Program {     static void Main(string[] args)     {         DisplayPrimeCounts();     }      static void DisplayPrimeCounts()  //假设这是UI线程     {         for (int i = 0; i < 10; i++)         {             Console.WriteLine(GetPrimesCount(i * 1000000 + 2, 1000000) +                               " primes between " + (i * 1000000) + " and " + ((i + 1) * 1000000 - 1));         }         Console.WriteLine("Done!");     }      static int GetPrimesCount(int start, int count)  //这是个耗时操作     {         return ParallelEnumerable.Range(start, count).Count(n =>                                                              Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n)-1).All(i => n % i > 0));     } } 
  2. 更改为“粗“粒度的异步方式。

    class Program {     static void Main(string[] args)     {         //DisplayPrimeCounts();         //“粗“粒度方式,将整个调用图都运行在 Task.Run 中了,效果不好         Task.Run(() => DisplayPrimeCounts());     }      static void DisplayPrimeCounts()  //假设这是UI线程     {         for (int i = 0; i < 10; i++)         {             Console.WriteLine(GetPrimesCount(i * 1000000 + 2, 1000000) +                               " primes between " + (i * 1000000) + " and " + ((i + 1) * 1000000 - 1));         }         Console.WriteLine("Done!");     }      static int GetPrimesCount(int start, int count)  //这是个耗时操作     {         return ParallelEnumerable.Range(start, count).Count(n =>                                                              Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n)-1).All(i => n % i > 0));     } } 
  3. 更改为“中”粒度的异步方式,将 GetPrimesCount 方法改为异步方法。输出结果是乱序的。

    class Program {     static void Main(string[] args)     {         DisplayPrimeCounts();         Console.ReadKey();     }      static void DisplayPrimeCounts()  //假设这是UI线程     {         for (int i = 0; i < 10; i++)         {             var awaiter = GetPrimesCountAsync(i * 1000000 + 2, 1000000).GetAwaiter();             awaiter.OnCompleted(() =>                                 Console.WriteLine(awaiter.GetResult() + " primes between ..."));         }         Console.WriteLine("Done!");     }      static Task<int> GetPrimesCountAsync(int start, int count)     {         return Task.Run(() => ParallelEnumerable.Range(start, count).Count(n =>                                                                            Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n) - 1).All(i => n % i > 0)));     } } 
  4. 需要对 task 的执行结果序列化,比如让 Task b 依赖于 Task a 的执行结果。以 3 中的代码为例,必须在 continuation 内部触发下一次循环。

    class Program {     static void Main(string[] args)     {         DisplayPrimeCounts();         Console.ReadKey();     }      static void DisplayPrimeCounts()  //假设这是UI线程     {         DisplayPrimeCountsForm(0);     }      static void DisplayPrimeCountsForm(int i)     {         var awaiter = GetPrimesCountAsync(i * 1000000 + 2, 1000000).GetAwaiter();         awaiter.OnCompleted(() =>                             {                                 Console.WriteLine(awaiter.GetResult() + " primes between ...");                                 if (++i < 10)                                 {                                     DisplayPrimeCountsForm(i);  //在 continuation 内部触发下一次循环                                 }                                 else                                 {                                     Console.WriteLine("Done");                                 }                             });     }      static Task<int> GetPrimesCountAsync(int start, int count)     {         return Task.Run(() => ParallelEnumerable.Range(start, count).Count(n =>                                                                            Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n) - 1).All(i => n % i > 0)));     } } 
  5. 在 4 中DisplayPrimeCounts方法仍然不是异步的,需要将其更改为异步方法。

    class Program {     static void Main(string[] args)     {         DisplayPrimeCounts();         Console.ReadKey();     }      public static Task DisplayPrimeCounts()  //假设这是UI线程     {         var machine = new PrimesStateMachine();         machine.DisplayPrimeCountsForm(0);         return machine.task;     }      public static Task<int> GetPrimesCountAsync(int start, int count)     {         return Task.Run(() => ParallelEnumerable.Range(start, count).Count(n =>                                                                            Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n) - 1).All(i => n % i > 0)));     } }  class PrimesStateMachine {     TaskCompletionSource<object> _tcs = new TaskCompletionSource<object>();     public Task task { get { return _tcs.Task; } }     public void DisplayPrimeCountsForm(int i)     {         var awaiter = Program.GetPrimesCountAsync(i * 1000000 + 2, 1000000).GetAwaiter();         awaiter.OnCompleted(() =>                             {                                 Console.WriteLine(awaiter.GetResult() + " primes between ...");                                 if (++i < 10)                                 {                                     DisplayPrimeCountsForm(i);  //在 continuation 内部触发下一次循环                                 }                                 else                                 {                                     Console.WriteLine("Done");                                 }                             });     } } 
  6. 在 5 中虽然实现了想要的结果,但是实现起来比较繁琐,且代码量大。这时就可以使用 C# 中的 async 和 await 关键字来优化。

    class Program {     static async Task Main(string[] args)     {         await DisplayPrimeCountsAsync();     }      async static Task DisplayPrimeCountsAsync()     {         for (int i = 0; i < 10; i++)         {             Console.WriteLine(await GetPrimesCountAsync(i * 1000000 + 2, 1000000) +                               " primes between " + (i * 1000000) + " and " + ((i + 1) * 1000000 - 1));         }         Console.WriteLine("Done!");     }      static Task<int> GetPrimesCountAsync(int start, int count)     {         return Task.Run(() => ParallelEnumerable.Range(start, count).Count(n =>                                                                            Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n) - 1).All(i => n % i > 0)));     } } 

    由上述例子可知:

    • 使用 async 和 await 大大减少了代码量,对于不想复杂地实现异步非常重要。
    • 命令式循环结构不要和 continuation 混合在一起,因为它们依赖于当前本地状态。
  7. 对于 6 中的例子,还有另外一种实现:函数式写法(Linq 查询),它也是 响应式编程(Rx)的基础。这种方法会更加有难度。

本文转自互联网,侵权联系删除C#异步编程学习笔记3 之 异步原理

赞(0) 打赏
部分文章转自网络,侵权联系删除b2bchain区块链学习技术社区 » C#异步编程学习笔记3 之 异步原理
分享到: 更多 (0)

评论 抢沙发

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址

b2b链

联系我们联系我们