一次又一次,我看到它说使用async-await不会创建任何额外的线程。这是没有道理的,因为计算机一次可以做多件事的唯一方法是
实际上同时做多件事(并行执行,使用多个处理器) 通过调度任务并在它们之间切换来模拟它(做一点a,一点B,一点a,等等)。
因此,如果async-await都不做这些,那么它如何使应用程序具有响应性呢?如果只有1个线程,那么调用任何方法都意味着在执行其他操作之前等待该方法完成,并且该方法中的方法必须在继续执行之前等待结果,以此类推。
一次又一次,我看到它说使用async-await不会创建任何额外的线程。这是没有道理的,因为计算机一次可以做多件事的唯一方法是
实际上同时做多件事(并行执行,使用多个处理器) 通过调度任务并在它们之间切换来模拟它(做一点a,一点B,一点a,等等)。
因此,如果async-await都不做这些,那么它如何使应用程序具有响应性呢?如果只有1个线程,那么调用任何方法都意味着在执行其他操作之前等待该方法完成,并且该方法中的方法必须在继续执行之前等待结果,以此类推。
当前回答
这并没有直接回答问题,但我认为它提供了一些有趣的额外信息:
Async和await本身不会创建新线程。但是根据你在哪里使用async-await,在await之前的同步部分可以运行在不同的线程上,而在await之后的同步部分则可以运行在不同的线程上(例如ASP。NET和ASP。NET核心表现不同)。
在基于ui线程的应用程序(WinForms, WPF)中,您将在之前和之后处于同一个线程上。但是当您在线程池线程上使用async-await时,await之前和await之后的线程可能不相同。
关于这个话题的一个很棒的视频
其他回答
计算机能同时做多件事的唯一方法是(1)实际上同时做多件事,(2)通过调度任务和在任务之间切换来模拟它。如果async-await两者都不做
It's not that await does neither of those. Remember, the purpose of await is not to make synchronous code magically asynchronous. It's to enable using the same techniques we use for writing synchronous code when calling into asynchronous code. Await is about making the code that uses high latency operations look like code that uses low latency operations. Those high latency operations might be on threads, they might be on special purpose hardware, they might be tearing their work up into little pieces and putting it in the message queue for processing by the UI thread later. They're doing something to achieve asynchrony, but they are the ones that are doing it. Await just lets you take advantage of that asynchrony.
Also, I think you are missing a third option. We old people -- kids today with their rap music should get off my lawn, etc -- remember the world of Windows in the early 1990s. There were no multi-CPU machines and no thread schedulers. You wanted to run two Windows apps at the same time, you had to yield. Multitasking was cooperative. The OS tells a process that it gets to run, and if it is ill-behaved, it starves all the other processes from being served. It runs until it yields, and somehow it has to know how to pick up where it left off the next time the OS hands control back to it. Single-threaded asynchronous code is a lot like that, with "await" instead of "yield". Awaiting means "I'm going to remember where I left off here, and let someone else run for a while; call me back when the task I'm waiting on is complete, and I'll pick up where I left off." I think you can see how that makes apps more responsive, just as it did in the Windows 3 days.
调用任何方法都意味着等待该方法完成
这就是你所缺少的关键。方法可以在其工作完成之前返回。这就是异步的本质。方法返回,它返回一个任务,表示“这项工作正在进行中;完工后告诉我该做什么。”方法的工作没有完成,即使它已经返回。
在使用await操作符之前,您必须编写看起来像意大利面穿过瑞士奶酪的代码,以处理在完成之后还有工作要做,但返回和完成不同步的情况。Await允许您编写看起来像返回和完成是同步的代码,而实际上它们并没有同步。
我不打算和Eric Lippert或者Lasse V. Karlsen等人竞争,我只是想让大家注意这个问题的另一个方面,我想这个问题没有明确提到。
单独使用await并不能让你的应用神奇地做出响应。如果不管你在方法中做什么,你正在等待的UI线程阻塞,它仍然会阻塞你的UI,就像不可等待的版本一样。
你必须编写你的awaitable方法,以便它产生一个新线程或使用一个完成端口之类的东西(它将在当前线程中返回执行,并在完成端口收到信号时调用其他东西来继续)。但这部分在其他答案中有很好的解释。
这并没有直接回答问题,但我认为它提供了一些有趣的额外信息:
Async和await本身不会创建新线程。但是根据你在哪里使用async-await,在await之前的同步部分可以运行在不同的线程上,而在await之后的同步部分则可以运行在不同的线程上(例如ASP。NET和ASP。NET核心表现不同)。
在基于ui线程的应用程序(WinForms, WPF)中,您将在之前和之后处于同一个线程上。但是当您在线程池线程上使用async-await时,await之前和await之后的线程可能不相同。
关于这个话题的一个很棒的视频
实际上,async/await并没有那么神奇。整个话题相当广泛,但对于你的问题,我认为我们可以快速而完整地回答。
让我们在Windows窗体应用程序中处理一个简单的按钮点击事件:
public async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
Console.WriteLine("before awaiting");
await GetSomethingAsync();
Console.WriteLine("after awaiting");
}
我将明确不讨论GetSomethingAsync返回的是什么。假设这是一个在2秒后就能完成的任务。
在传统的非异步环境中,你的按钮点击事件处理程序是这样的:
public void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
Console.WriteLine("before waiting");
DoSomethingThatTakes2Seconds();
Console.WriteLine("after waiting");
}
当您单击表单中的按钮时,应用程序将冻结大约2秒,而我们等待此方法完成。结果是“消息泵”(基本上是一个循环)被阻塞了。
这个循环不断地问窗口“有人做了什么吗,比如移动了鼠标,点击了什么?”我需要重新粉刷吗?如果是,请告诉我!”然后处理这些“事情”。这个循环得到一条消息,用户点击了“button1”(或者来自Windows的等效类型的消息),并最终调用上面的button1_Click方法。在此方法返回之前,这个循环现在一直在等待。这需要2秒,在此期间,没有消息被处理。
Most things that deal with windows are done using messages, which means that if the message loop stops pumping messages, even for just a second, it is quickly noticeable by the user. For instance, if you move notepad or any other program on top of your own program, and then away again, a flurry of paint messages are sent to your program indicating which region of the window that now suddenly became visible again. If the message loop that processes these messages is waiting for something, blocked, then no painting is done.
那么,如果在第一个例子中,async/await不创建新线程,它是如何做到的呢?
你的方法被分成了两个。这是一个宽泛的主题类型的东西,所以我不会讲得太详细,但足以说明该方法分为以下两部分:
所有导致await的代码,包括对GetSomethingAsync的调用 接下来的所有代码都在等待
说明:
code... code... code... await X(); ... code... code... code...
重新安排:
code... code... code... var x = X(); await X; code... code... code...
^ ^ ^ ^
+---- portion 1 -------------------+ +---- portion 2 ------+
基本上这个方法是这样执行的:
It executes everything up to await It calls the GetSomethingAsync method, which does its thing, and returns something that will complete 2 seconds in the future So far we're still inside the original call to button1_Click, happening on the main thread, called from the message loop. If the code leading up to await takes a lot of time, the UI will still freeze. In our example, not so much What the await keyword, together with some clever compiler magic, does is that it basically something like "Ok, you know what, I'm going to simply return from the button click event handler here. When you (as in, the thing we're waiting for) get around to completing, let me know because I still have some code left to execute". Actually it will let the SynchronizationContext class know that it is done, which, depending on the actual synchronization context that is in play right now, will queue up for execution. The context class used in a Windows Forms program will queue it using the queue that the message loop is pumping. So it returns back to the message loop, which is now free to continue pumping messages, like moving the window, resizing it, or clicking other buttons. For the user, the UI is now responsive again, processing other button clicks, resizing and most importantly, redrawing, so it doesn't appear to freeze. 2 seconds later, the thing we're waiting for completes and what happens now is that it (well, the synchronization context) places a message into the queue that the message loop is looking at, saying "Hey, I got some more code for you to execute", and this code is all the code after the await. When the message loop gets to that message, it will basically "re-enter" that method where it left off, just after await and continue executing the rest of the method. Note that this code is again called from the message loop so if this code happens to do something lengthy without using async/await properly, it will again block the message loop
There are many moving parts under the hood here so here are some links to more information, I was going to say "should you need it", but this topic is quite broad and it is fairly important to know some of those moving parts. Invariably you're going to understand that async/await is still a leaky concept. Some of the underlying limitations and problems still leak up into the surrounding code, and if they don't, you usually end up having to debug an application that breaks randomly for seemingly no good reason.
使用Async和Await进行异步编程(c#和Visual Basic) SynchronizationContext类 Stephen Cleary -没有一篇文章值得一读! 频道9 - Mads Torgersen: c# Async内幕值得一看!
那么,如果GetSomethingAsync启动一个将在2秒内完成的线程呢?是的,很明显有新的线索。然而,这个线程并不是因为这个方法的异步性,而是因为这个方法的程序员选择了一个线程来实现异步代码。几乎所有的异步I/O都不使用线程,它们使用不同的东西。Async /await本身不会启动新的线程,但显然“我们等待的东西”可以使用线程实现。
.NET中有许多东西不一定会自己启动线程,但仍然是异步的:
Web请求(以及许多其他需要时间的与网络相关的事情) 异步文件读写 还有更多,如果有问题的类/接口有名为SomethingSomethingAsync或BeginSomething和EndSomething的方法,并且有一个IAsyncResult涉及,这是一个好迹象。
通常这些东西在引擎盖下不使用线程。
好吧,所以你想要一些“广泛话题的东西”?
好吧,让我们问问Try Roslyn关于我们的按钮点击:
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我不打算在这里链接完整的生成类,但这是相当血腥的东西。
await和异步使用任务而不是线程。
框架有一个线程池,准备以Task对象的形式执行一些工作; 向池提交任务意味着选择一个已经存在的空闲线程来调用任务 操作方法。 创建一个任务就是创建一个新对象,远远快于创建一个新线程。
如果Task可以附加一个Continuation,那么它就是一个要执行的新Task对象 一旦线程结束。
因为async/await使用任务,它们不会创建一个新的线程。
虽然中断编程技术在每个现代操作系统中都被广泛使用,但我不认为它们是 有关。 你可以让两个CPU绑定任务在一个CPU上并行执行(实际上是交错执行) aysnc /等待。 这不能简单地用操作系统支持排队IORP的事实来解释。
上次我检查了编译器将异步方法转换为DFA,工作分为几个步骤, 每一个都以等待指令结束。 await启动它的Task,并为它附加一个continuation以执行下一个任务 的一步。
作为一个概念示例,下面是一个伪代码示例。 为了清晰起见,事情被简化了,因为我不记得所有的细节。
method:
instr1
instr2
await task1
instr3
instr4
await task2
instr5
return value
它会变成这样
int state = 0;
Task nextStep()
{
switch (state)
{
case 0:
instr1;
instr2;
state = 1;
task1.addContinuation(nextStep());
task1.start();
return task1;
case 1:
instr3;
instr4;
state = 2;
task2.addContinuation(nextStep());
task2.start();
return task2;
case 2:
instr5;
state = 0;
task3 = new Task();
task3.setResult(value);
task3.setCompleted();
return task3;
}
}
method:
nextStep();
1实际上,一个池可以有自己的任务创建策略。