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C# 异步编程Async/Await 原理及使用详解

news 来源：原创 2025/6/14 11:32:41

在 C# 中，async 和 await 关键字用于简化异步编程。它们使得编写异步代码更加直观和易于理解，避免了传统的回调地狱（Callback Hell）和复杂的线程管理。

1. 异步编程的基本概念

异步编程：允许程序在等待某些操作（如 I/O 操作、网络请求等）完成时，继续执行其他任务，而不是阻塞当前线程。
async 关键字：用于标记一个方法为异步方法。异步方法通常包含 await 表达式。
await 关键字：用于暂停异步方法的执行，直到等待的任务完成。await 只能在 async 方法中使用。

2. `async` 和 `await` 的工作原理

当调用一个 async 方法时，该方法会同步执行，直到遇到第一个 await 表达式。
遇到 await 后，方法会立即返回一个 Task 或 Task<TResult> 对象，表示异步操作的进行中状态。
当 await 的任务完成后，方法会从 await 处继续执行。

3. 示例代码

以下是一个简单的示例，展示了如何使用 async 和 await 进行异步编程。

csharp

using System;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static async Task Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Starting the asynchronous operation...");

        // 调用异步方法
        string result = await DownloadContentAsync("https://www.example.com");

        Console.WriteLine("Asynchronous operation completed.");
        Console.WriteLine($"Downloaded content length: {result.Length}");
    }

    static async Task<string> DownloadContentAsync(string url)
    {
        using (HttpClient client = new HttpClient())
        {
            Console.WriteLine("Downloading content...");

            // 异步下载内容
            string content = await client.GetStringAsync(url);

            Console.WriteLine("Content downloaded.");

            return content;
        }
    }
}

4. 代码解析

Main 方法：标记为 async，以便在其中使用 await。Main 方法返回 Task，因为它是异步的。
DownloadContentAsync 方法：这是一个异步方法，使用 HttpClient 异步下载指定 URL 的内容。
await client.GetStringAsync(url)：这行代码会异步下载 URL 的内容，并在下载完成后继续执行后续代码。

5. 注意事项

返回类型：异步方法通常返回 Task 或 Task<TResult>。Task 表示一个没有返回值的异步操作，而 Task<TResult> 表示一个有返回值的异步操作。
异常处理：异步方法中的异常可以通过 try-catch 块捕获。
避免阻塞：在异步方法中避免使用 .Result 或 .Wait()，这会导致死锁。

6. 异常处理示例

csharp

static async Task Main(string[] args)
{
    try
    {
        string result = await DownloadContentAsync("https://www.example.com");
        Console.WriteLine($"Downloaded content length: {result.Length}");
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine($"An error occurred: {ex.Message}");
    }
}