本文主要是介绍C#中async await异步关键字用法和异步的底层原理全解析，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
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C#异步编程
一、异步编程基础
异步编程是啥玩意儿
- 就是让程序在干等着某些耗时操作（比如等网络响应、读写文件啥的）的时候，能把线程腾出来干别的活儿，这样程序就能更灵敏、更高效啦。
- 跟同步编程不一样，同步编程就是老老实实等着操作完成才继续往下走，线程就一直被占着，多浪费啊。
异步编程的好处
- 响应快：比如在做UI界面的时候，用了异步编程，界面就不会卡啦，用户体验贼棒。
- 省资源：不用让线程一直干等着，资源利用率就上去了。
- 能扛更多活儿：面对一大堆并发操作的时候，异步编程能轻松搞定，扩展性杠杠滴。
二、异步方法的工作原理
异步方法咋被编译的
- 你写个
async修饰的方法，编译器就把它变成一个状态机啦。 - 状态机会根据
await表达式把方法拆成好多个状态，就跟玩拼图一样。
状态机是咋干活的
- 状态机就是编译器生成的一个类，它得记着异步方法执行到哪儿了。
- 核心就是
MoveNext方法，它就像导演一样，指挥着异步操作一步步往下走。 - 每碰到一个
await，就切换一下状态。
await底层是咋实现的
await就整出个等待器（awaiter），专门等着异步操作完成。- 要是操作还没完，
await就记下当前状态，等操作完了再继续往下走。
三、代码示例
用HttpClient干异步网络请求
- 弄个
HttpClient对象，用来发HTTP请求。 - 用
GetStringAsync方法，就能异步拿到指定URL的网页内容啦。 - 把拿到的内容打印出来，瞧一瞧成果。
using System;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;
namespace asyncawait原理1
{
class Program
{
static async Task Main(string[] args)
{
using (HttpClient httpClient = new HttpClient())
{
string html = await httpClient.GetStringAsync("https://www.baidu.com");
Console.WriteLine(html);
}
}
}
}异步读写文件
- 用
File.WriteAllTextAsync方法，能把文本异步写到指定路径的文件里。 - 用
File.ReadAllTextAsync方法，就能把文件内容异步读出来。 - 把读到的内容打印出来，看看对不对。
using System;
using System.IO;
using System.Threading.Tasks;
namespace asyncawait原理1
{
class Program
{
static async Task Main(strpythoning[] args)
{
string txt = "hello world";
string filename = @"E:\temp\1.txt";
await File.WriteAllTextAsync(filename, txt);
Console.WriteLine("写入成功");
string s = await File.ReadAllTextAsync(filename);
Console.WriteLine("文件内容：" + s);
}
}
}四、编译后的底层实现
用ILSpy反编译DLL文件
- ILSpy就是个反编译工具，能把DLL文件变回C#代码，方便咱们研究。
- 把DLL文件加载到ILSpy里，就能看到编译后的代码啦。
[CompilerGenerated] private sealed class <>c__DisplayClass0_0 : IAsyncStateMAChine { public int <>1__state; public AsyncTaskMethodBuiljsder <>t__builder; public string[] args; private string <>s__1; private string <>s__3; private string <>s__6; private HttpClient <httpClient>__4; private string <html>__5; private string <txt>__2; private string <filename>__7; private void MoveNext() { int num = this.<>1__state; try { TaskAwaiter<string> awaiter; TaskAwaiter awaiter2; switch (num) { default: this.<httpClient>__4 = new HttpClient();android goto case 0; case 0: try { awaiter = this.<httpClient>__4.GetStringAsync("https://www.baidu.com").GetAwaiter(); if (!awaiter.IsCompleted) { num = this.<>1__state = 0; this.<>t__builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref awaiter, ref this); return; } } catch (Exception exception) { this.<>1__state = -2; this.<>t__builder.SetException(exception); return; } this.<html>__5 = awaiter.GetResult(); Console.WriteLine(this.<html>__5); this.<txt>__2 = "hello yz"; this.<filename>__7 = @"E:\temp\1.txt"; awaiter2 = File.WriteAllTextAsync(this.<filename>__7, this.<txt>__2).GetAwaiter(); if (!awaiter2.IsCompleted) { num = this.<>1__state = 1; China编程 this.<>t__builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref awaiter2, ref this); return; } break; case 1: awaiter2 = this.<>s__1; this.<>s__1 = null; num = this.<>1__state = -1; break; } awaiter2.GetResult(); Console.WriteLine("写入成功"); this.<>s__3 = null; awaiter = File.ReadAllTextAsync(this.<filename>__7).GetAwaiter(); if (!awaiter.IsCompleted) { num = this.<>1__state = 2; this.<>t__builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref awaiter, ref this); return; } this.<>s__6 = awaiter.GetResult(); Console.WriteLine("文件内容：" + this.<>s__6); this.<>s__6 = null; thiChina编程s.<>t__builder.SetResult(); } catch (Exception exception) { this.<>1__state = -2; this.<>t__builder.SetException(exception); return; } this.<>1__state = -1; } void IAsyncStateMachine.MoveNext() { // This method is implemented by the compiler-generated code. } [DebuggerHidden] private void SetStateMachine(IAsyncStateMachine stateMachine) { this.<>t__builder.SetStateMachine(stateMachine); } void IAsyncStateMachine.SetStateMachine(IAsyncStateMachine stateMachine) { this.SetStateMachine(stateMachine); } }
看看编译后的状态机代码
- 分析状态机类的结构，看看都有啥变量、
MoveNext方法长啥样。 - 瞧瞧
awaiter咋用的，状态咋切换的。
理解MoveNext方法是干啥的
MoveNext就是状态机的发动机，它决定了异步方法咋执行。- 在这个方法里，会根据当前状态执行对应的代码，碰到
await就暂停，安排好后续咋继续。
五、总结
异步方法编译过程回顾
- 再唠唠
async方法咋被编译成状态机的，状态机又咋根据await拆分方法、驱动异步操作的。
await到底在干啥
- 说白了，
await根本不是真的“等待”，而是靠状态机和等待器来实现的异步协作。 - 强调一下异步编程的好处，比如响应快、省资源、能扛更多活儿，还有啥场景适合用它。
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