一文看懂系列--Async await和同步方法区别

原创已于 2025-01-10 11:46:16 修改 · 1.1k 阅读

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#c# #线程 #async

于 2025-01-03 10:37:53 首次发布

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1. `async/await` 与同步方法的执行顺序

无论是使用 async/await 还是同步方法，它们的执行顺序是相同的，都是按照代码书写的顺序执行的。关键的区别在于 异步方法执行时不会阻塞线程，而同步方法会阻塞线程。

代码执行顺序：

同步方法：代码按照顺序执行，遇到耗时操作时（如 I/O 操作、网络请求等），整个线程会被阻塞，直到操作完成后，继续执行后续代码。
异步方法 (async/await)：代码同样是按顺序执行的，但在遇到 await 时，异步方法会挂起并将控制权交还给调用线程，等待异步操作完成，不会阻塞线程。一旦异步操作完成，方法会恢复执行后续代码。

2. 同步方法（会阻塞线程）

同步方法会直接阻塞当前线程，直到执行完当前操作。比如，如果你调用了一个网络请求的同步方法，线程会一直等待，直到请求完成，才继续执行后续代码。

示例：

public OperateResult CommandEx(EnumCommand command, bool someFlag)
{
    // 假设这是一个同步的长时间操作（比如网络请求、文件读取等）
    SomeLongOperation();  // 这会阻塞当前线程
    return new OperateResult { IsSuccess = true };  // 返回结果
}

在这种情况下，SomeLongOperation() 执行时，当前线程（通常是主线程）会被阻塞，不能执行其他操作。
直到 SomeLongOperation() 执行完成，才会继续执行 return new OperateResult { IsSuccess = true };。

3. 异步方法（不会阻塞线程）

异步方法使用 async/await 后，执行时会让出控制权给调用线程，异步操作（如 SomeAsyncOperation()）执行时不会阻塞当前线程。

示例：

public async Task<OperateResult> CommandEx(EnumCommand command, bool someFlag)
{
    // 假设这是一个异步的长时间操作（比如网络请求、文件读取等）
    await SomeAsyncOperation();  // 这里不会阻塞线程
    return new OperateResult { IsSuccess = true };  // 返回结果
}

在这种情况下，SomeAsyncOperation() 被 await 后，异步操作开始执行，但 不会阻塞当前线程。
当 SomeAsyncOperation() 执行时，主线程可以继续做其他事情（比如响应用户界面事件或处理其他请求）。
等到 SomeAsyncOperation() 完成后，await 语句会恢复方法的执行，继续执行后面的代码 return new OperateResult { IsSuccess = true };。

总结：

同步方法：会阻塞当前线程，直到操作完成。例如，执行一个耗时的网络请求时，线程会一直等待，不能处理其他操作。
异步方法：使用 async/await 后，异步操作不会阻塞线程。线程可以继续执行其他任务，直到异步操作完成后，才会恢复执行后续代码。

关键区别：

阻塞：同步方法会阻塞线程，异步方法不会阻塞线程。
线程利用：异步方法利用线程空闲时间来执行其他任务，而同步方法需要等待任务完成才能继续。

这就是 async/await 和同步方法的主要差异。async/await 使得应用程序更加高效，特别是在处理 I/O 密集型操作时，可以避免主线程被阻塞，提高应用的响应能力。

代码补充：

4.1同步方法代码：

public class DataFetcher
{
    // 模拟同步操作，发起一个网络请求并等待结果
    public string FetchDataSync(string url)
    {
        // 模拟长时间的网络请求（例如，HTTP 请求）
        var result = SomeLongNetworkRequest(url);  // 同步操作，阻塞线程
        return result;
    }

    // 模拟一个同步的网络请求操作（实际上是阻塞的）
    private string SomeLongNetworkRequest(string url)
    {
        // 这里模拟的网络请求实际上是阻塞的
        System.Threading.Thread.Sleep(5000);  // 假装等待了 5 秒钟
        return "Server Response";
    }
}

在上面的同步方法中，SomeLongNetworkRequest() 会 阻塞当前线程，直到网络请求完成。整个过程需要 5 秒钟，期间主线程不能做其他事情。

4.2异步方法代码：

public class DataFetcher
{
    // 模拟异步操作，发起一个网络请求并等待结果
    public async Task<string> FetchDataAsync(string url)
    {
        // 使用异步方法来发起网络请求
        var result = await SomeLongNetworkRequestAsync(url);  // 异步操作，不阻塞线程
        return result;
    }

    // 模拟一个异步的网络请求操作（实际上是非阻塞的）
    private async Task<string> SomeLongNetworkRequestAsync(string url)
    {
        // 异步操作，不会阻塞线程
        await Task.Delay(5000);  // 模拟等待 5 秒钟（例如网络延迟）
        return "Server Response";
    }
}

//2.异步方法调用
public class Program
{
    public static async Task Main()
    {
        var fetcher = new DataFetcher();
        Console.WriteLine("Fetching data asynchronously...");
        
        // 调用异步方法
        string data = await fetcher.FetchDataAsync("https://example.com");

        // 数据获取完成后
        Console.WriteLine("Data fetched: " + data);
    }
}

在异步方法中，SomeLongNetworkRequestAsync() 使用 await 关键字，这意味着 异步操作 会释放当前线程，并且不阻塞主线程。即使网络请求还没有完成，主线程也可以继续执行其他任务，而一旦网络请求完成，await 会继续执行并返回结果。

4.3. 对比分析

同步方法：
- 主线程在执行 SomeLongNetworkRequest() 时会被阻塞，无法继续执行其他任务，直到请求完成。
- 如果网络请求时间长，主线程可能需要等待较长时间（例如 5 秒钟）。
异步方法：
当你调用 FetchDataAsync 时：
- 主线程开始执行 FetchDataAsync，并遇到 await SomeLongNetworkRequestAsync(url)，此时 主线程解放，去执行其他不同方法体内的方法的操作（比如 UI 更新方法）。
- 当第一个请求完成后，控制权返回到 await 后面的位置，执行后续代码，即打印“First request completed”，然后继续执行第二个异步请求。
- 异步操作是 顺序执行的，第二个请求在第一个请求完成后才会开始。
- 当请求完成时，await 会恢复并继续执行后面的代码，整个过程不会影响主线程的其他任务。