.NET 异步，你也许不知道的5种用法
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2021-04-01 17:30
async/await异步操作，是C#中非常惊艳的“语法糖”，让异步编程变得优美且傻瓜化到了不可思议的程度。就连JavaScript都借鉴了async/await语法，让回调泛滥的JavaScript代码变得很优美。
我之前录制的.NET视频教程已经把async/await等基础知识介绍了，这篇文章不再介绍那些基础知识，如果有对它们还不了解的朋友，请到我的B站、头条、油管等平台搜索“杨中科 .net 教程”查看。
本篇文章只对在之前的视频教程中没有提到的几点做讲解。
用法1、控制并行执行的任务数量
在项目开发的时候，有时候有很多任务需要异步执行，但是为了避免同时执行的异步任务太多，反而降低性能，因此通常需要限制并行执行的任务的数量。比如爬虫并行从网上抓取内容的时候，就要根据情况限制最大执行的线程的数量。
在没有async/await的年代，需要使用信号量等机制来进行线程间通讯来协调各个线程的执行，需要开发者对于多线程的技术细节非常了解。而使用async/await之后，这一切就可以变得非常傻瓜化了。
比如下面的代码用来首先从words.txt这个每行一个英文单词的字典中，逐个读取单词，然后调用一个API接口来获得单词的“音标、中文含义、例句”等详细信息。为了加快处理速度，需要采用异步编程来实现多任务同时下载，但是又要限制同时执行的任务的数量（假设为5个）。实现代码如下：
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);}}
核心代码就是下面这一段：
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();}}
这里遍历所有单词，抓取单词并且保存到磁盘的Process方法的返回值Task没有使用await关键字进行修饰，而是把返回的Task对象保存到list中，由于没有使用await进行等待，因此不用等一个任务执行完成，就可以把下一个任务加入list。当list中的任务满五个的时候，就调用await Task.WhenAll(tasks);等待这五个任务执行完成后，再处理下一组（5个）。循环之外的await Task.WhenAll(tasks);的是用来处理最后一组不足5个任务的情况。
用法2、在BackgroundService等异步执行的代码中进行DI注入
依赖注入（DI）的时候，注入的对象都是有生命周期的。比如使用services.AddDbContext<TestDbContext>(...);这种方式注入EF Core中的DbContext的时候，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。这时候，可以注入IServiceScopeFactory对象，然后在使用到TestDbContext对象的时候再调用IServiceScopeFactory的CreateScope()方法来生成一个IServiceScope，并且使用IServiceScope的ServiceProvider来手动解析获取TestDbContext对象。
代码如下：
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、异步方法可以不await
我在做youzack背单词的时候，有一个查询单词的功能。为了提升客户端的响应速度，我把每个单词的明细信息都按照“每个单词一个json文件”的形式，把单词的详细信息保存到文件服务器，相当于做了一个“静态化”。因此客户端在查询单词的时候，先到文件服务器中查找一下是否有对应的静态文件，如果有的话，就直接加载静态文件。如果在文件服务器不存在的话，再调用API接口的方法去查询，API接口从数据库中查询到单词后，不仅会把单词的详细信息返回给客户端，而且还会把单词的详细信息再上传到文件服务器。这样以后客户端再查询这个单词，就可以直接从文件服务器查询了。
因此API接口中“把从数据库中查询到的单词的详细信息上传到文件服务器”这个操作对于接口的请求者来讲没什么意义，而且会降低接口的响应速度，因此我就把“上传到文件服务器”这个操作写到了异步方法中，并且没有通过await来等待。
伪代码如下：
public async Task<WordDetail>FindWord(string word){var detail = await db.FindWordInDBAsync(word);//从数据库里查询_=storage.UploadAsync($”{word}.json”,detail.ToJsonString());//上传到文件服务器，但是不等待returnd etail;}
在上面的UploadAsync调用中没有await调用等待，因此只要从数据库中查询出来，就把detail返回给请求者了，留下UploadAsync在异步线程中慢慢执行。
前面加的“_=”是消除对于不await异步方法造成编译器警告。
用法4、异步代码中Sleep的坑
在编写代码的时候，有时候我们需要“暂停一段时间，再继续执行代码”。比如调用一个Http接口，如果调用失败，则需要等待2秒钟再重试。
在异步方法中，如果需要“暂停一段时间”，那么请使用Task.Delay()，而不是Thread.Sleep()，因为Thread.Sleep()会阻塞主线程，就达不到“使用异步提升系统并发能力”的目的了。
如下代码是错误的：
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");}
上面的代码是能够正确的编译执行的，但是会大大降低系统的并发处理能力。因此要用Task.Delay()代替Thread.Sleep()。如下是正确的：
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如何用到异步方法中
yield由于可以实现“产生一个数据就让IEnumerable的使用者处理一个数据”，从而实现数据处理的“流水线化”，提升数据处理的速度。
但是，由于yield和async都是编译器提供的语法糖，编译器都会把它们修饰的方法编译为一个使用了状态机的类。因此两个语法糖碰到一起，编译器就迷惑了，因此不能直接在async修饰的异步方法中使用yield返回数据。
因此下面的代码是错误的：
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，如下是正确的：
static async IAsyncEnumerable<int>ReadCC(){foreach(stringline in await File.ReadAllLinesAsync("d:/temp/words.txt")){yieldreturn line.Length;}}
但是调用同时使用了async和yield的代码，不能使用普通的foreach+await，如下是错误的：
foreach (int i in await ReadCC()){Console.WriteLine(i);}
需要把await关键词移动到在foreach之前，如下是正确的：
await foreach(int i in ReadCC()){Console.WriteLine(i);}
编译器是微软写的，不知道为什么不支持foreach (int i in awaitReadCC())这样的写法，可能是由于为了兼容之前的C#语法规范不得已而为之吧。
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