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异步编程 await 和 async

news 2025/10/27 15:14:32

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前言
await 和 async
- (1)Thread.sleep() 阻塞当前线程
- (2)没有await 的 Task.Delay()
- (3)有 await 的 Task.Delay()

前言

转载: 方程式sunny

视频教程: 跟着sunny老师学C#

源码: gitee仓库

2025年10月25日 18点52分 ---吃薯片看 T1(Faker竟然还在) 保送8强，顺便记录一下异步编程

await 和 async

异步编程是指程序不需要等待任务的完成，而是可以继续执行其他操作。这样做的好处是，避免程序在处理耗时操作（如文件读取、网络请求）时界面被冻结或无响应。
当然了，上面这个定义说的根本不是人话，比如任务是什么？怎么继续执行其他操作？其他操作是什么？界面被冻结和无响应又是什么？这些都没有解释清楚嘛。先声明一点，我只讲最基本的原理，为什么只讲最基本的呢？原因是最本质的我也没搞清楚，哈哈，大家凑合看吧。
我们平常所说的异步编程，其实就是定义异步方法或者使用异步方法，定义和使用，对，这就是异步编程的全部。

我们先来看怎么看怎么定义一个普通方法：

public void Method()
{Console.WriteLine("这是一个普通方法");
}

好了，上面我们定义了一个普通的方法 Method，正常来说，一个普通方法也能用了呀，为什么还要什么异步方法呢？我们换一个例子。

public void Method()
{Console.WriteLine("这是一个普通方法");Thread.Sleep(5000); //模拟耗时操作
}

上面这个例子模拟了一个耗时操作，当前线程休眠5秒，这会造成什么后果呢？休眠了会阻塞当前线程，可能在控制台上不明显，我们换一个wpf或者winform的UI界面。如果你此时在一个UI界面上点击一个按钮，那么界面就会卡主，得等到5秒的休眠结束，点击按钮的事件才会响应。

遇到问题了，那就解决吧！怎么解决呢？有的小伙伴说用多线程技术重新开一个线程，的确可以，但是多线程参数传递、断点调试、全局变量控制等，会出现一系列的问题，使用起来也会很复杂。那有没有其他方法来解决这个问题呢？
有，这就是异步编程，异步编程的原理很复杂，但作为程序员，不需要知道这些复杂的原理，我们只要会用就行了。于是呢，微软就发明了 async
和 await 两个关键字，有了这两个关键字，好办了，编写异步方法就像编写同步方法一样简单。

由于上面的例子是为了我引出我讨论的话题，用的是一些零碎的代码片段，接下来呢我会用一个完整的代码来进一步解释，选的框架C#的wpf，程序运行之后就如下图所示，当点击按钮1时，它下面的文本框文字会发生变化，当点击按钮2时，与它对应的文本框也会发生变化。前端代码和后端代码我都贴上了。

在这里插入图片描述

前端代码：

<Window x:Class="WpfTest.MainWindow"xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"xmlns:local="clr-namespace:WpfTest"mc:Ignorable="d"Title="MainWindow" Height="450" Width="800"><Grid><Grid.RowDefinitions><RowDefinition Height="88*"/><RowDefinition Height="347*"/></Grid.RowDefinitions>
<Grid.ColumnDefinitions><ColumnDefinition/><ColumnDefinition/></Grid.ColumnDefinitions>
<Button Content="按钮1" Click="Button1_Click"/><Button Content="按钮2" Grid.Column="1" Click="Button2_Click"/><TextBox Grid.Row="1" Name="tbx1" Text="按钮1对应的文本"/><TextBox Grid.Row="1" Name="tbx2" Grid.Column="1" Text="按钮2对应的文本"/></Grid>
</Window>

后端代码：

using System.Windows;

namespace WpfTest
{public partial class MainWindow : Window{int i = 0;int j = 0;public MainWindow(){InitializeComponent();}
private async void Button1_Click(object sender, RoutedEventArgs e){Thread.Sleep(5000);//Task.Delay(5000);//await Task.Delay(3 * 1000);
tbx1.Text = "修改了文本框1的内容\n";tbx1.AppendText(j++.ToString());}
private void Button2_Click(object sender, RoutedEventArgs e){tbx2.Text = "修改了文本框2的内容\n";tbx2.AppendText(i++.ToString());} }
}

(1)Thread.sleep() 阻塞当前线程

我们运行上面的代码，但我们点击按钮1时，文本框1的文字不会马上变化，5秒后，文本框1的文字发生变化，因为我们Thread.Sleep(5000)这行代码，让UI线程休眠了5秒。
我们再换一个操作，点击了按钮1后，我们马上点击按钮2，我们发现不仅文本框1的文字没有马上发生改变，文本框2的文字也没有马上改变，5秒之后，我们发现文本框1和文本框2的文字都发生变化了。
还是一样的原因，因为这个软件只有一个UI线程（主线程），当我们先点击按钮1时，UI线程阻塞了，点击按钮2后文本框2文字也就不会马上发生变化，5秒后文本框1和文本框2的文字都发生变比了。
通过以上两个小实验，我们得出结论：Thread.sleep()会阻塞UI线程。

(2)没有await 的 Task.Delay()

我们接着来做小实验，注释Thread.Sleep(5000);同时取消注释Task.Delay(5000);这行代码。运行程序，我们先点击按钮1，我们发现，文本框1的文字马上发生变化，并不是5秒后文本框才发生变化，这是为什么呢？
原来Task.Delay()是一个异步方法，它不会阻塞UI线程。事情到这里还没完，我的需求是不阻塞UI线程，同时还要延迟5秒，不阻塞线程的确满足了，延迟5秒显然不满足。
原来在调用异步方法时，我们还需要使用在调用异步方法前面使用关键字await，例如：await Task.Delay(3 * 1000)，Task.Delay()是一个异步方法，调用该异步方法时前面要使用await关键字，所以你看到 Task.Delay(3 * 1000)前面有一个关键字await。
但在这个例子中，我们并没有使用await，并没有等待异步方法的结果，系统就会直接执行异步方法后面的代码，这里后面的方法就是 tbx1.Text = "修改了文本框1的内容\n"; tbx1.AppendText(j++.ToString()); 所以文本框1的文字马上发生了变化。
这个小实验还没完，我们重新运行程序，当点击按钮1时，我们又马上点击按钮2。我们可以看到，文本框1的内容马上发生变化，文本框2的内容也是立刻变化。
我们也得出了一个小结论：调用异步时不使用await的确不会阻塞UI线程，但是延迟的功能没有实现。

(3)有 await 的 Task.Delay()

最后一个小实验，我们在调用异步方法时使用关键字await，注释Task.Delay(5000);取消注释 //await Task.Delay(3 * 1000); 当我们运行程序时，点击按钮1，我们发现文本框1的内容没有立刻发生变化，5秒之后，文本框1的内容才发生变化，延迟功能的确是实现了，但会不会阻塞，我们还得继续实验。
重新运行程序，先点击按钮1，然后立刻点击按钮2。我们发现文本框2的内容马上发生变化，但是文本框1的内容是5秒后才发生变化的，并且我们发现点击按钮1后，马上疯狂点击按钮2，整个UI界面并没有卡顿，延迟功能实现了，不阻塞UI界面也实现了，妙呀。
事情到这里似乎所有的问题都得到了圆满的解决，但我们还没有讨论如何定义一个异步方法。

我们来写一个异步方法：

public async Task Myfun()
{Console.WriteLine("hello, Mr sunny!");
}

虽然这个例子使用了async关键字，但实际上它并没有实现异步操作，因为没有任何耗时操作。Task是返回类型，与普通方法返回类型void、int、float等类似，Task是一个泛型类型。例如，普通方法返回void时，异步方法返回Task；普通方法返回int时，异步返回类型为Task<int>。
为了使这个方法成为真正的异步方法，我们需要添加await：

public async Task Myfun()
{await Task.Delay(3 * 1000);Console.WriteLine("hello, Mr sunny!");    
}

现在，这个方法可以异步执行。当我们在UI线程调用Myfun时，即使内部有3秒的延迟，UI线程仍然可以继续处理其他操作，不会阻塞界面。
那么，为什么不阻塞UI线程呢？当UI线程调用Myfun并执行到await Task.Delay(3 * 1000);时，系统发现有await，便将控制权返回给调用者（即UI线程）。此时，Console.WriteLine("hello, Mr sunny!");这行代码不会立即执行，因为它在await之后。
虽然await后面的代码在await执行时被“暂停”，但并不是永远不执行。await Task.Delay(3 * 1000);会创建一个3秒的定时器，这个定时器由系统的线程池管理。定时到达后，系统会通过事件机制将控制权返回给之前的上下文，通常是UI线程。
具体说怎么找到之前没有运行完的代码，别问我，我也没有搞清楚，反正能找到没有执行完的代码。
需要强调的是，3秒的延迟是由系统管理的，而不是C#代码直接控制的。如果主线程忙碌，系统会从线程池中选择一个空闲线程来处理这些后续的代码执行。