异步编程（async 和 await）

1.概念

异步编程是一项关键技术，可以直接处理多个核心上的I/O阻塞和并发操作

2.使用场景

对于存在IO密集型(例如从网路请求数据、访问数据库和写入到文件系统)和CPU密集型(例如大量的计算)的任务可以选择异步编程

3.异步编程针对于IO密集型任务的优点

针对于服务器端和客户端分别描述

服务器端：

    a:由于没有专门的用于阻止未完成任务的线程，因此服务器线程可以服务更多的Web请求。   

    b:现模拟假设一个场景，有两台服务器，都只有5个线程可用于服务请求，一台运行异步代码，一台不运行异步代码。

    假设这两台服务器都接收6个并发请求，每个请求执行一个I/O操作，未运行异步代码的服务器必须对6个请求排队直到5个线程中的一个完成了I/O密集型工作并编写了响应。假如此时收到了20个请求，由于队列太长，服务器可能开始变慢。运行有异步代码的服务器也需要对6个请求排队，但由于使用了async 和 await，I/O密集型工作开始时，每个线程都会得到释放，无需等到工作结束，收到第20个请求时，传入请求队列将变得很小(如果其中还有请求的话)，且服务器不会变慢。 

     c:由于I/O操作在CPU上几乎没有耗时，所以将整个CPU线程专用于执行几乎没有任何作用的工作将是一种资源浪费。

客户端：

     a:使用了async和await对于客户端应用带来的最大好处在于提高了响应能力。例如：手机游戏等应用，在涉及IO时尽可能少的影响UI线程，这点至关重要。

4.异步编程针对于CPU密集型任务的优点

服务器端：

   使用异步编程可以开启另外一个线程来处理这一个CPU密集型的任务，另外一个线程就有可能是多核CPU情况下的另一个核，从而充分的利用了多核CPU的优势。

客户端：

   此优点和上述针对IO密集型任务的一致

5.I/O密集型和CPU密集型任务的异步编程模型

大多数场景下：

对于I/O密集型，await 异步方法(aysnc修饰的返回Task或者Task<T>)

对于CPU密集型，await 异步方法(Task.Run()一个新的任务)

6.示例代码展示

I/O密集型：

private static readonly HttpClient s_client = new HttpClient(); 

static async Task Main(string[] args)
{
     Console.WriteLine("ThreadId:"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     var result = await GetHtmlAsync();
     Console.WriteLine("内容长度:"+result.Length);
     Console.WriteLine("ThreadId:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}

static Task<string> GetHtmlAsync()
{
     Console.WriteLine("ThreadId:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     var uri = new Uri("https://www.dotnetfoundation.org");
     return s_client.GetStringAsync(uri);
}

 输出的结果是：

      

Main方法执行到await之后，开始调用GetHtmlAsync方法，这个过程仍然是由线程1在进行，当代码执行到s_client.GetStringAsync(uri)之后，此时会将工作委托给操作系统，线程1此时可以被调度去处理其余的任务，s_client.GetStringAsync(uri)完成之后，此时是从CPU调度出新的空闲线程来执行接下来的任务，也就是输出的线程7

使用await关键字不会开启新的线程，只有await后面跟的是类似于GetStringAsync等内置的.NET异步方法，或者自定义的异步方法(方法内部使用了Task.Run或者Task.Factory.StartNew开启了新的Task)  

CPU密集型：

static async Task Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("Main1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    Task<long> task = Task.Run(() => BigComputeTest());
    long result = 0;
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < 10000; i++)
    {
        sum += i;
    }
    Console.WriteLine("Main2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    result = await task;
    Console.WriteLine($"sum:{sum},result:{result}");
    Console.WriteLine("Main3:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}

static long BigComputeTest()
{
    Console.WriteLine("BigComputeTest1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    long sum = 0;
    for (long i = 0; i < 100000000; i++)
    {
        sum += i;
    }
    return sum;
}

输出的结果是：

Main方法执行到Task.Run(() => BigComputeTest())时，开启一个新的线程去执行BigComputeTest方法，于此同时可以去执行Main方法中的任务，从计算量上分析，Main方法中的计算会先执行完，因为先输出"Main2:1"，执行到await Task时Main方法会等待BigComputeTest执行完，线程1会空闲下来去处理其它的事情，直到BigComputeTest()执行完，Main方法中的余下代码会继续执行，此时执行的话是由执行BigComputeTest方法的线程4来进行的。

结尾

本篇博客中一些描述如有错误，请大家指正