仅在任务并行库上使用异步/等待有什么好处？

Question

我知道这个问题可能有点琐碎，但是我在互联网上找到的所有答案都让我感到困惑。 我知道用怎样的基本原则async/await （如何作品await asynchroniously等待任务完成不阻塞主线程），但我不明白它的真正的好处，因为在我看来，一切与你做异步/ await您可以使用Task Paralel库进行操作。 请考虑以下示例，以更好地理解我的意思：假设我有一个SuperComplexMethod ，它返回一些值，并且我想并行执行它，同时做一些其他事情。 通常我会这样：

internal class Program
{
    private static void Main()
    {
        //I will start a task first that will run asynchroniously  
        var task = Task.Run(() => SuperComplexMethod());

        //Then I will be doing some other work, and then get the result when I need it
        Console.WriteLine("Doing some other work...");
        var result = task.Result;
    }

    static string SuperComplexMethod()
    {
        Console.WriteLine("Doing very complex calculations...");
        Thread.Sleep(3000);
        return "Some result";
    }
} 

在这里，我将如何使用async/await做到这一点：

internal class Program
{
    private static void Main()
    {
        var task = SuperComplexMethodAsync();

        Console.WriteLine("Doing some other work...");
        var result = task.Result;
    }

    //I have to create this async wrapper that can wait for the task to complete
    async static Task<string> SuperComplexMethodAsync()
    {
        return await Task.Run(() => SuperComplexMethod());
    }

    static string SuperComplexMethod()
    {
        Console.WriteLine("Doing very complex calculations...");
        Thread.Sleep(3000);
        return "Some result";
    }
}

如您在第二个示例中看到的那样，为了使用async/await方法，我必须创建一个包装器方法来启动任务并异步等待其完成。 显然，这对我来说似乎是多余的，因为无需使用标记为async/await包装器就可以实现相同的行为。

您能否解释一下async/await什么特别之处，以及与单独使用Task Parallel Library工具相比，它有什么实际好处？

Answer 1

可以说使用async / await的主要原因是线程备用 。 设想以下情形（我将简化为重点）：a）您有一个Web应用程序，该应用程序具有10个可用于处理传入请求的线程； b）所有请求都涉及I / O（例如，连接到远程数据库，通过HTTP / SOAP连接到上游网络服务）以进行处理/完成； c）每个请求需要2秒钟来处理。

现在，假设大约有20个请求同时到达。 如果没有异步/等待，则您的Web应用程序将开始处理前10个请求。 发生这种情况时，其他10个队列将仅排队等待2秒钟，您的Web应用程序将耗尽线程，因此无法对其进行处理。 仅当前10个完成时，才开始处理后10个。

在异步/等待状态下，前10个请求将开始执行任务，并且在等待这些任务时，处理它们的线程将返回到Web应用程序以处理其他请求。 因此，您的Web应用将立即开始处理后10个，而不是等待。 随着前10个任务的完成，Web应用程序将继续在线程池线程或Web应用程序线程之一（取决于您如何配置事物）上处理其余方法。 通常，我们可以期望在I / O场景中I / O占调用持续时间的大部分，因此我们可以合理地假设，在上述场景中，网络/数据库调用可能需要1.9s的时间，并且其余代码（适应DTO，某些业务逻辑等）可能需要0.1秒。 如果我们假设继续（等待之后）是由Web应用程序线程处理的，那么该线程现在仅占用2秒中的0.1秒，而不是非异步/等待情况下的2秒。

您可能会自然地认为：好吧，我只是将线程从一个线程池中推出，然后推入另一个线程池中，并且最终也将填满。 要了解为什么在真正的异步场景中实际上并非如此，您需要阅读There is No Thread 。

结果是，您现在可以同时处理更多的请求，而没有可用的线程来处理它们。

您会注意到上面的内容集中在I / O上，而这正是异步/等待的亮点。 如果您的Web应用通过使用CPU执行复杂的数学计算来处理请求，则您将看不到上述好处，因此，为什么异步/等待并不真正适合也不适合与CPU绑定的活动一起使用。

在其他人加入规则的所有例外（还有一些例外）之前，我仅介绍一种简单的简化方案，以显示在I / O绑定方案中异步/等待的价值。 涵盖有关异步/等待的所有内容将创建一个很长的答案（而这个答案已经足够长了！）

我还应该补充一点，还有其他异步处理Web请求的方法，这些方法早于async / await，但是async / await大大简化了实现。

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简短地讲一个WinForms或类似的应用程序，情况非常相似，除了现在您实际上只有一个线程可用于处理UI请求，并且每当您抓住该线程时，UI都将无响应，因此您可以使用将长时间运行的操作移出UI线程的类似方法。 在UI方案中，从UI线程执行与CPU绑定的操作也变得更加合理。 执行此操作时，线程池线程将代替该线程执行CPU工作，释放UI线程以保持UI响应。 现在有一个线程，但至少它不是一个UI。 这通常称为“卸载”，这是异步/等待的其他主要用途之一。

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您的示例是一个控制台应用程序-在那种情况下通常没有什么收获，除了能够相当容易地（可以说比创建自己的线程更容易）在线程池上同时执行多个请求的能力之外。

Answer 2

使用异步并等待编译器在后台生成状态机时

public async Task MyMethodAsync()
{
    Task<int> longRunningTask = LongRunningOperationAsync();
    // independent work which doesn't need the result of LongRunningOperationAsync can be done here

    //and now we call await on the task 
    int result = await longRunningTask;
    //use the result 
    Console.WriteLine(result);
}

public async Task<int> LongRunningOperationAsync() // assume we return an int from this long running operation 
{
    await Task.Delay(1000); // 1 second delay
    return 1;
}

所以这里发生了什么：

1. 任务longRunningTask = LongRunningOperationAsync（）; 开始执行LongRunningOperation

2. 假设主线程（线程ID = 1）完成独立工作，然后等待长时间运行的任务。

现在，如果longRunningTask尚未完成并且仍在运行，则MyMethodAsync（）将返回其调用方法，因此主线程不会被阻塞。 当longRunningTask完成时，来自ThreadPool的线程（可以是任何线程）将在其先前的上下文中返回MyMethodAsync（）并继续执行（在这种情况下，将结果打印到控制台）。

第二种情况是longRunningTask已经完成其执行并且结果可用。 当到达await longRunningTask时，我们已经有了结果，因此代码将继续在同一线程上执行。 （在这种情况下，将结果打印到控制台）。 当然，对于上面的示例，情况并非如此，其中涉及Task.Delay（1000）。

有关更多信息，请参见：=>

异步/等待-最佳做法

简化异步