.NET 異步，你也許不知道的5種用法
async/await異步操作，是C#中非常驚艷的“語法糖”，讓異步編程變得優(yōu)美且傻瓜化到了不可思議的程度。就連JavaScript都借鑒了async/await語法，讓回調(diào)泛濫的JavaScript代碼變得很優(yōu)美。
我之前錄制的.NET視頻教程已經(jīng)把a(bǔ)sync/await等基礎(chǔ)知識介紹了，這篇文章不再介紹那些基礎(chǔ)知識，如果有對它們還不了解的朋友，請到我的B站、頭條、油管等平臺搜索“楊中科 .net 教程”查看。
本篇文章只對在之前的視頻教程中沒有提到的幾點做講解。
用法1、控制并行執(zhí)行的任務(wù)數(shù)量
在項目開發(fā)的時候，有時候有很多任務(wù)需要異步執(zhí)行，但是為了避免同時執(zhí)行的異步任務(wù)太多，反而降低性能，因此通常需要限制并行執(zhí)行的任務(wù)的數(shù)量。比如爬蟲并行從網(wǎng)上抓取內(nèi)容的時候，就要根據(jù)情況限制最大執(zhí)行的線程的數(shù)量。
在沒有async/await的年代，需要使用信號量等機(jī)制來進(jìn)行線程間通訊來協(xié)調(diào)各個線程的執(zhí)行，需要開發(fā)者對于多線程的技術(shù)細(xì)節(jié)非常了解。而使用async/await之后，這一切就可以變得非常傻瓜化了。
比如下面的代碼用來首先從words.txt這個每行一個英文單詞的字典中，逐個讀取單詞，然后調(diào)用一個API接口來獲得單詞的“音標(biāo)、中文含義、例句”等詳細(xì)信息。為了加快處理速度，需要采用異步編程來實現(xiàn)多任務(wù)同時下載，但是又要限制同時執(zhí)行的任務(wù)的數(shù)量（假設(shè)為5個）。實現(xiàn)代碼如下：
class Program{static async Task Main(string[] args){ServiceCollectionservices = new ServiceCollection();services.AddHttpClient();services.AddScoped<WordProcessor>();using(var sp = services.BuildServiceProvider()){var wp = sp.GetRequiredService<WordProcessor>();string[]words = await File.ReadAllLinesAsync("d:/temp/words.txt");List<Task>tasks = new List<Task>();foreach(var word in words){tasks.Add(wp.ProcessAsync(word));if(tasks.Count==5){//waitwhen five tasks are readyawai tTask.WhenAll(tasks);tasks.Clear();}}//waitthe remnant which are less than five.await Task.WhenAll(tasks);}Console.WriteLine("done!");}}class WordProcessor{private IHttpClientFactory httpClientFactory;public WordProcessor(IHttpClientFactory httpClientFactory){this.httpClientFactory= httpClientFactory;}publicasync Task ProcessAsync(string word){Console.WriteLine(word);var httpClient = this.httpClientFactory.CreateClient();string json = await httpClient.GetStringAsync("http://dict.e.opac.vip/dict.php?sw="+ Uri.EscapeDataString(word));await File.WriteAllTextAsync("d:/temp/words/" + word + ".txt",json);}}
核心代碼就是下面這一段：
List<Task> tasks = newList<Task>();foreach(var word in words){tasks.Add(wp.ProcessAsync(word));if(tasks.Count==5){//waitwhen five tasks are readyawait Task.WhenAll(tasks);tasks.Clear();}}
這里遍歷所有單詞，抓取單詞并且保存到磁盤的Process方法的返回值Task沒有使用await關(guān)鍵字進(jìn)行修飾，而是把返回的Task對象保存到list中，由于沒有使用await進(jìn)行等待，因此不用等一個任務(wù)執(zhí)行完成，就可以把下一個任務(wù)加入list。當(dāng)list中的任務(wù)滿五個的時候，就調(diào)用await Task.WhenAll(tasks);等待這五個任務(wù)執(zhí)行完成后，再處理下一組（5個）。循環(huán)之外的await Task.WhenAll(tasks);的是用來處理最后一組不足5個任務(wù)的情況。
用法2、在BackgroundService等異步執(zhí)行的代碼中進(jìn)行DI注入
依賴注入（DI）的時候，注入的對象都是有生命周期的。比如使用services.AddDbContext<TestDbContext>(...);這種方式注入EF Core中的DbContext的時候，TestDbContext的生命周期就是Scope。在普通的MVC的Controller中可以直接注入TestDbContext，但是在BackgroundService中是不能直接注入TestDbContext的。這時候，可以注入IServiceScopeFactory對象，然后在使用到TestDbContext對象的時候再調(diào)用IServiceScopeFactory的CreateScope()方法來生成一個IServiceScope，并且使用IServiceScope的ServiceProvider來手動解析獲取TestDbContext對象。
代碼如下：
public classTestBgService:BackgroundService{private readonly IServiceScopeFactory scopeFactory;public TestBgService(IServiceScopeFactory scopeFactory){this.scopeFactory= scopeFactory;}protected override Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken){using(var scope = scopeFactory.CreateScope()){var sp = scope.ServiceProvider;var dbCtx = sp.GetRequiredService<TestDbContext>();foreach(var b in dbCtx.Books){Console.WriteLine(b.Title);}}return Task.CompletedTask;}}
用法3、異步方法可以不await
我在做youzack背單詞的時候，有一個查詢單詞的功能。為了提升客戶端的響應(yīng)速度，我把每個單詞的明細(xì)信息都按照“每個單詞一個json文件”的形式，把單詞的詳細(xì)信息保存到文件服務(wù)器，相當(dāng)于做了一個“靜態(tài)化”。因此客戶端在查詢單詞的時候，先到文件服務(wù)器中查找一下是否有對應(yīng)的靜態(tài)文件，如果有的話，就直接加載靜態(tài)文件。如果在文件服務(wù)器不存在的話，再調(diào)用API接口的方法去查詢，API接口從數(shù)據(jù)庫中查詢到單詞后，不僅會把單詞的詳細(xì)信息返回給客戶端，而且還會把單詞的詳細(xì)信息再上傳到文件服務(wù)器。這樣以后客戶端再查詢這個單詞，就可以直接從文件服務(wù)器查詢了。
因此API接口中“把從數(shù)據(jù)庫中查詢到的單詞的詳細(xì)信息上傳到文件服務(wù)器”這個操作對于接口的請求者來講沒什么意義，而且會降低接口的響應(yīng)速度，因此我就把“上傳到文件服務(wù)器”這個操作寫到了異步方法中，并且沒有通過await來等待。
偽代碼如下：
public async Task<WordDetail>FindWord(string word){var detail = await db.FindWordInDBAsync(word);//從數(shù)據(jù)庫里查詢_=storage.UploadAsync($”{word}.json”,detail.ToJsonString());//上傳到文件服務(wù)器，但是不等待returnd etail;}
在上面的UploadAsync調(diào)用中沒有await調(diào)用等待，因此只要從數(shù)據(jù)庫中查詢出來，就把detail返回給請求者了，留下UploadAsync在異步線程中慢慢執(zhí)行。
前面加的“_=”是消除對于不await異步方法造成編譯器警告。
用法4、異步代碼中Sleep的坑
在編寫代碼的時候，有時候我們需要“暫停一段時間，再繼續(xù)執(zhí)行代碼”。比如調(diào)用一個Http接口，如果調(diào)用失敗，則需要等待2秒鐘再重試。
在異步方法中，如果需要“暫停一段時間”，那么請使用Task.Delay()，而不是Thread.Sleep()，因為Thread.Sleep()會阻塞主線程，就達(dá)不到“使用異步提升系統(tǒng)并發(fā)能力”的目的了。
如下代碼是錯誤的：
public async Task<IActionResult> TestSleep(){await System.IO.File.ReadAllTextAsync("d:/temp/words.txt");Console.WriteLine("firstdone");Thread.Sleep(2000);awaitSystem.IO.File.ReadAllTextAsync("d:/temp/words.txt");Console.WriteLine("seconddone");returnContent("xxxxxx");}
上面的代碼是能夠正確的編譯執(zhí)行的，但是會大大降低系統(tǒng)的并發(fā)處理能力。因此要用Task.Delay()代替Thread.Sleep()。如下是正確的：
public async Task<IActionResult> TestSleep(){awaitSystem.IO.File.ReadAllTextAsync("d:/temp/words.txt");Console.WriteLine("firstdone");awaitTask.Delay(2000);//!!!awaitSystem.IO.File.ReadAllTextAsync("d:/temp/words.txt");Console.WriteLine("seconddone");returnContent("xxxxxx");}
用法5、yield如何用到異步方法中
yield由于可以實現(xiàn)“產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)就讓IEnumerable的使用者處理一個數(shù)據(jù)”，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的“流水線化”，提升數(shù)據(jù)處理的速度。
但是，由于yield和async都是編譯器提供的語法糖，編譯器都會把它們修飾的方法編譯為一個使用了狀態(tài)機(jī)的類。因此兩個語法糖碰到一起，編譯器就迷惑了，因此不能直接在async修飾的異步方法中使用yield返回數(shù)據(jù)。
因此下面的代碼是錯誤的：
static async IEnumerable<int>ReadCC(){foreach(string line in await File.ReadAllLinesAsync("d:/temp/words.txt")){yieldreturn line.Length;}}
只要把IEnumerable改成IAsyncEnumerable就可以了，如下是正確的：
static async IAsyncEnumerable<int>ReadCC(){foreach(stringline in await File.ReadAllLinesAsync("d:/temp/words.txt")){yieldreturn line.Length;}}
但是調(diào)用同時使用了async和yield的代碼，不能使用普通的foreach+await，如下是錯誤的：
foreach (int i in await ReadCC()){Console.WriteLine(i);}
需要把a(bǔ)wait關(guān)鍵詞移動到在foreach之前，如下是正確的：
await foreach(int i in ReadCC()){Console.WriteLine(i);}
編譯器是微軟寫的，不知道為什么不支持foreach (int i in awaitReadCC())這樣的寫法，可能是由于為了兼容之前的C#語法規(guī)范不得已而為之吧。
【推薦】.NET Core開發(fā)實戰(zhàn)視頻課程 ★★★
.NET Core實戰(zhàn)項目之CMS 第一章 入門篇-開篇及總體規(guī)劃
【.NET Core微服務(wù)實戰(zhàn)-統(tǒng)一身份認(rèn)證】開篇及目錄索引
Redis基本使用及百億數(shù)據(jù)量中的使用技巧分享（附視頻地址及觀看指南）
.NET Core中的一個接口多種實現(xiàn)的依賴注入與動態(tài)選擇看這篇就夠了
用abp vNext快速開發(fā)Quartz.NET定時任務(wù)管理界面
在ASP.NET Core中創(chuàng)建基于Quartz.NET托管服務(wù)輕松實現(xiàn)作業(yè)調(diào)度
現(xiàn)身說法：實際業(yè)務(wù)出發(fā)分析百億數(shù)據(jù)量下的多表查詢優(yōu)化