為什么.NET Web 應用推薦使用 await、async異步編程?
前言
1.什么是async/await?
await和async是.NET Framework4.5框架、C#5.0語法里面出現(xiàn)的技術(shù),目的是用于簡化異步編程模型。
2.async和await的關系?
async和await是成對出現(xiàn)的。async出現(xiàn)在方法的聲明里,用于批注一個異步方法。光有async是沒有意義的。await出現(xiàn)在方法內(nèi)部,Task前面。只能在使用async關鍵字批注的方法中使用await關鍵字。
private?async?Task?DoSomething()
{
????????????await?Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(10));
}
3.async/await會創(chuàng)建新的線程嗎?
不會。async/await關鍵字本身是不會創(chuàng)建新的線程的,但是被await的方法內(nèi)部一般會創(chuàng)建新的線程。
4.asp.net mvc/webapi action中使用async/await會提高請求的響應速度嗎?
不會。
正題
我們都知道web應用不同于winform、wpf等客戶端應用,客戶端應用為了保證UI渲染的一致性往往都是采用單線程模式,這個UI線程稱為主線程,如果在主線程做耗時操作就會導致程序界面假死,所以客戶端開發(fā)中使用多線程異步編程非常必要。
可web應用本身就是多線程模式,服務器會為每個請求分配工作線程。
既然async/await不能創(chuàng)建新線程,又不能使提高請求的響應速度,那.NET Web應用中為什么要使用async/await異步編程呢?
在 web 服務器上,.NET Framework 維護用于處理 ASP.NET 請求的線程池。當請求到達時,將調(diào)度池中的線程以處理該請求。如果以同步方式處理請求,則處理請求的線程將在處理請求時處于繁忙狀態(tài),并且該線程無法處理其他請求。
在啟動時看到大量并發(fā)請求的 web 應用中,或具有突發(fā)負載(其中并發(fā)增長突然增加)時,使 web 服務調(diào)用異步會提高應用程序的響應能力。異步請求與同步請求所需的處理時間相同。
如果請求發(fā)出需要兩秒鐘時間才能完成的 web 服務調(diào)用,則該請求將需要兩秒鐘,無論是同步執(zhí)行還是異步執(zhí)行。但是,在異步調(diào)用期間,線程在等待第一個請求完成時不會被阻止響應其他請求。因此,當有多個并發(fā)請求調(diào)用長時間運行的操作時,異步請求會阻止請求隊列和線程池的增長。
下面用代碼來實際測試一下:
先是同步的方式,代碼很簡單,就是輸出一下請求開始和結(jié)束的時間和線程ID:
public?ActionResult?Index()
{
??DateTime?startTime?=?DateTime.Now;//進入DoSomething方法前的時間
??var?startThreadId?=?Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//進入DoSomething方法前的線程ID
??DoSomething();//耗時操作
??DateTime?endTime?=?DateTime.Now;//完成DoSomething方法的時間
??var?endThreadId?=?Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//完成DoSomething方法后的線程ID
??return?Content($"startTime:{?startTime.ToString("yyyy-MM-dd?HH:mm:ss:fff")?}?startThreadId:{?startThreadId?}
endTime:{?endTime.ToString("yyyy-MM-dd?HH:mm:ss:fff")?}?endThreadId:{?endThreadId?}
");
}
///?
///?耗時操作
///?
///?
??private?void?DoSomething()
??{
????Thread.Sleep(10000);
??}
使用瀏覽器開3個標簽頁進行測試(因為瀏覽器對同一域名下的連接數(shù)有限制,一般是6個左右,所以就弄3個吧):


可以看到耗時都是10秒,開始和結(jié)束的線程ID一致。下面改造成異步的:
????????public?async?Task?Index()
????????{
????????????DateTime?startTime?=?DateTime.Now;//進入DoSomething方法前的時間
????????????var?startThreadId?=?Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//進入DoSomething方法前的線程ID
????????????await?DoSomething();//耗時操作
????????????DateTime?endTime?=?DateTime.Now;//完成DoSomething方法的時間
????????????var?endThreadId?=?Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;//完成DoSomething方法后的線程ID
????????????return?Content($"startTime:{?startTime.ToString("yyyy-MM-dd?HH:mm:ss:fff")?}?startThreadId:{?startThreadId?}
endTime:{?endTime.ToString("yyyy-MM-dd?HH:mm:ss:fff")?}?endThreadId:{?endThreadId?}
");
????????}
????????///?
????????///?耗時操作
????????///?
????????///?
????????private?async?Task?DoSomething()
????????{
????????????await?Task.Run(()?=>?Thread.Sleep(10000));
????????}
結(jié)果:


可以看到3次請求中,雖然耗時都是10秒,但是出現(xiàn)了開始和結(jié)束的線程ID不一致的情況,ID為22的這個線程工作了多次,這意味著使用異步方式在同一時間可以處理更多的請求!
IIS默認隊列長度:

await關鍵字不會阻塞線程直到任務完成。它將方法的其余部分注冊為任務的回調(diào),并立即返回。當await的任務最終完成時,它將調(diào)用該回調(diào),并因此在其中斷時繼續(xù)執(zhí)行方法。
簡單來說:就是使用同步方法時,線程會被耗時操作一直占有,直到耗時操作完成。而使用異步方法,程序走到await關鍵字時會立即return,釋放線程,余下的代碼會放進一個回調(diào)中(Task.GetAwaiter()的UnsafeOnCompleted(Action)回調(diào)),耗時操作完成時才會回調(diào)執(zhí)行,所以async/await是語法糖,其本質(zhì)是一個狀態(tài)機。
那是不是所有的action都要用async/await呢?不是。一般的磁盤IO或者網(wǎng)絡請求等耗時操作才考慮使用異步,不要為了異步而異步,異步也是需要消耗性能的,使用不合理會適得其反。
結(jié)論
async/await異步編程不能提升響應速度,但是可以提升響應能力(吞吐量)。異步和同步各有優(yōu)劣,要合理選擇,不要為了異步而異步。
