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Net Core中无处不在的Async/Await

超级大迪奥 1258

前言:

目前你们对“net core处理高并发”可能比较看重,兄弟们都需要剖析一些“net core处理高并发”的相关资讯。那么小编在网络上汇集了一些有关“net core处理高并发””的相关资讯,希望咱们能喜欢,咱们一起来了解一下吧!

一、简介

Async/Await在.Net Core中真的是无处不在,到处都是异步操作,那为什么要用?有什么作用?

二、Async/Await有什么用?

用法示例:

用法很简单,这里就不详细说具体怎么用了,只提供一个示例,我们的目标是研究它的作用。

 public class AsyncAwaitTest    {        public void Start()        {            Console.WriteLine($"aaa,线程Id:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");            AsyncMethod();            Console.WriteLine($"eee,线程Id:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");            Console.ReadLine();        }        public async Task<bool> AsyncMethod()        {            Console.WriteLine($"bbb,线程Id:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");            await Task.Run(() => {                Thread.Sleep(500);                Console.WriteLine($"ccc,线程Id:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");            });            Console.WriteLine($"ddd,线程Id:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");            return true;        }    }

运行结果

特点:

1)不会阻塞线程

从示例的执行顺序,可以看出,当执行async/await方法时,主线程遇到await关键字,主线程就返回执行“eee”,然后释放,而不是等待,新开了一个子线程6执行另外的业务,await前面的方法还是主线程执行,await后面的方法,等线程6执行完了再继续执行。

2)同步的方式写异步

虽然是用了异步,但还是等待执行结果再往下执行,执行流程是同步的。

先来看一段微软官网的描述

  此模型可很好地处理典型的服务器方案工作负荷。由于没有专用于阻止未完成任务的线程,因此服务器线程池可服务更多的Web请求。

  考虑使用两个服务器:一个运行异步代码,一个不运行异步代码。对于本例,每个服务器只有5个线程可用于服务器请求。此字数太小,不切实际,仅供演示。

  假设这两个服务器都接收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第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。此时收到了第20个请求,由于队列过长,服务器可能会开始变慢。

  运行有异步代码的服务器也需要对第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),且服务器不会慢。

  尽管这是一个人为想象的示例,但现实世界中其工作方式与此类似。事实上,相比服务器将线程专用于接收到的每个请求,使用async和await能够使

服务器处理一个数量级的请求。

注意上面官网描述的I/O密集型。什么样的是I/O密集型呢?,就是cpu性能比硬盘内存好太多,大部分时间都是cpu在等IO的读写操作。例如读文件,读文件的时候是不需要cpu参与的,只需要发一个命令给硬盘,硬盘读完文件会再通知cpu继续处理,这种叫DMA技术

  DMA(Direct Memory Access,直接存储器访问) 是所有现代电脑的重要特色,它是指一种高速的数据传输操作,允许在外部设备和存储器之间直接读写数据,既不通过cpu,也不需要cpu干预。

  这个时候异步就显出它的优势来了,比如读文件需要1s,如果是同步操作,那么就有一个线程在等1s再往下执行。如果是异步的,读文件的时候,这个线程就释放了,等读完文件,硬盘通知cpu再派一个线程接着处理,那中间的1秒,原来的线程就可以去处理其他请求了。

4.代码对照说明

public class HomeController : Controller    {        /// <summary>        /// 同步请求        /// </summary>        /// <param name="path"></param>        /// <returns></returns>        public string GetData()        {            var result = System.IO.File.ReadAllBytes(@"F:\package\package.rar");            return "ok";        }        /// <summary>        /// 异步请求        /// </summary>        /// <param name="path"></param>        /// <returns></returns>        public async Task<string> GetDataAsync2()        {            var result = await System.IO.File.ReadAllBytesAsync(@"F:\package\package.rar");            return "ok";        }    }

同步请求的流程为

可以看出,硬盘在读取文件时,线程是在等待的,这时候线程1在这1s中是不工作的,空等状态。

异步请求的流程为

异步请求时,线程1遇到await关键字,发出命令就返回,然后释放掉了,硬盘读完数据会通知cpu,这时cpu派一个新的线程去接着处理,

因此,读文件的这1s,线程1可以去处理其它请求了,没有空等,这就是提高了cpu的利用率,单位时间内处理的请求数就变大了。

Cpu密集型的异步是不能提高QPS的,下面代码就是Cpu密集型的。

Cpu密集型:计算密集型,硬盘、内存性能比Cpu好很多,或不太需要访问I/O设备。

     /// <summary>        /// 异步请求        /// </summary>        /// <param name="path"></param>        /// <returns></returns>        public async Task<string> GetDataAsync2()        {            await Task.Run(() => {                Thread.Sleep(100);//模拟业务处理耗时            });            return "ok";        }

这里前面主线程遇到await虽然释放了,但await里面又有一个线程接着工作,Cpu(线程并没有空闲)

Task异常捕获的方式

当Task运行中出现了异常,正常情况下我们在主线程的Try是捕获不到的,而如果在Task内部写try,出现了异常我们会完全不知道。下面就来介绍几个主线程捕获Task异常的方法。

阻塞线程式

我们可以使用Wait(),WaitAny(),WaitAll()来捕获Task的异常,详见下图:

捕获Task异常,准确来说要用AggregateException类,右边是运行结果,成功捕获到了异常信息,其它两个等待也是类似的用法,

在等待多个Task异常时,可以访问异常对象的InnerExceptions属性来遍历所有的异常:

上述异常捕获的解决方案,因为涉及到了等待,所以会阻塞主线程,并且如果异常发生在等待之前,同样是不能捕获到,所以这种方式,虽然简单,但是使用场景并不多。

异步式

我们知道Task有个ContinueWith方法,它会在Task完成后继续异步执行传入的委托,我们可以通过这个方法实现异常捕获,请看如下代码:

因为是异步执行,所以这样不会阻塞主线程。

事件式

事件式的思路是在主线程中定义事件,在Task中通过触发事件的形式让主线程捕获到异常,请看代码:

internal class TaskExceptionEventArgs:EventArgs{    /// <summary>    /// 存放Task引发的异常对象    /// </summary>    public AggregateException AggregateException { get; set; }  }

主代码如下:

class Program{    private static event EventHandler<TaskExceptionEventArgs> taskExceptionEventHandler;    static void Main(string[] args)    {        //为事件添加事件处理器        taskExceptionEventHandler = (sender, aeArgs) =>        {            Console.WriteLine(aeArgs.AggregateException.Message);        };        Task.Run(async () =>        {            await Task.Delay(2 * 1000);            try            {                throw new AggregateException("内部异常1");            }            catch (AggregateException ex)            {                //触发事件,并传入参数                taskExceptionEventHandler.Invoke(null, new TaskExceptionEventArgs                {                    AggregateException = ex                });            }        });    }}

这样用法很灵活,而且拿到的是最直接的异常对象,并且不用等待Task执行完毕。

标签: #net core处理高并发 #netcore多线程读取数据