Słyszałeś o konstrukcji C# async await?
Jeżeli zaczynasz przygodę z programowaniem, to założę się, że większość programów, które miałeś okazję stworzyć działa w sposób synchroniczny. Co to znaczy? To znaczy, że program wykonuje po kolei linijka po linijce. I w dodatku robi to w jednym wątku. W przypadku programów konsolowych nie stanowi to zwykle większego problemu. Ale gdy zaczniesz tworzyć bardziej skomplikowane aplikacje, np. odpytujące zewnętrzne serwisy, to będziesz musiał poznać konstrukcję języka C# async await.
Programowanie asynchroniczne – wielowątkowe
Alternatywą jest programowanie asynchroniczne. Tutaj też linijki kody wykonywane są po kolei, ale możemy skorzystać z wielu wątków. Programy wielowątkowe stały się modne w momencie gdy na rynku pojawiły się procesory wielordzeniowe. Dzisiaj takie procesory są standardem i każdy procesor Intel Core i3, i5, i7 posiada więcej niż 1 rdzeń. Dlatego programy wielowątkowe pozwolą wykorzystać potencjał tych procesorów. W rezultacie programy mogą być szybsze i wykonywać więcej operacji (bo program jest w stanie działać na kilku rdzeniach procesora jednocześnie).
Słowa kluczowe async i await
Jedną z podstawowych rzeczy, które należy poznać jest programowanie asynchroniczne. Dzięki odpowiedniemu użyciu słów kluczowych async i await będziesz w stanie przyspieszyć Twoje programy. A jeśli tworzysz aplikacje Windows Forms albo WPF to dzięki konstrukcji języka C# async await, zapomnisz o zawieszających się oknach kiedy program wykonuje jakąś operację (na przykład gdy pobiera dane z bazy danych).
Zatem dowiedzmy się co oznaczają słowa async oraz await.
async – tym słowem oznaczamy metodę, która jest asynchroniczna. Pamiętaj, że samo wywołanie takiej metody nie będzie skutkowało utworzeniem osobnego wątku. Aby tak się stało to w metodzie musi być wywołanie innej metody asynchronicznej.
await – to słowo kluczowe towarzyszy wywołaniu metody asynchronicznej. Zawsze gdzie występuje to słowo program będzie czekał aż dana metoda się wykona i dopiero wtedy będzie wykonywał kolejne instrukcje. UWAGA: słowa await możesz użyć tylko i wyłącznie do wywołania metod asynchronicznych.
Przykład w języku C#
Najlepiej zobrazuje to poniższy przykład. Dzięki niemu zobaczysz ile wątków zostanie użytych w programie.
Spójrz na ten kod i zastanów się ile wątków powstanie w wyniku jego wykonania? (pamiętaj, że metoda asynchroniczna, oznaczona słowem kluczowym async jest synchroniczna do momentu wywołania innej metody asynchronicznej. W naszym przypadku jest to Task.Delay(500))
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Program p = new Program();
p.Run();
}
private void Print(string txt)
{
string dateStr = DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff");
Console.WriteLine($"{dateStr} Thread #{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}\t{txt}");
}
private void Run()
{
Print("Program Start");
Experiment().Wait();
Print("Program End. Press any key to quit");
Console.Read();
}
private async Task Experiment()
{
Print("Experiment code is synchronous before await");
await Task.Delay(500);
Print("Experiment code is asynchronous after first await");
}
}
Najlepiej skopiuj ten kod i wklej go do Visual Studio. Uruchom i postaraj się zrozumieć wynik.
Źródło i wyjaśnienie tego kodu znajdziesz na stronie:
https://stackoverflow.com/questions/27265818/does-the-use-of-async-await-create-a-new-thread
Kod bez użycia async i await
Zanim zobaczysz jak użyć słów async i await zapoznaj się z poniższym programem. Możesz go wkleić do Visual Studio i na pewno zadziała.
using System;
using System.Threading.Tasks;
namespace ConsoleAppAsyncAwait
{
public class Coffee { }
public class Egg {}
public class Bacon { }
public class Toast { }
public class Juice { }
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Coffee cup = PourCoffee();
Console.WriteLine("coffee is ready");
Egg eggs = FryEggs(2);
Console.WriteLine("eggs are ready");
Bacon bacon = FryBacon(3);
Console.WriteLine("bacon is ready");
Toast toast = ToastBread(2);
ApplyButter(toast);
ApplyJam(toast);
Console.WriteLine("toast is ready");
Juice oj = PourOJ();
Console.WriteLine("oj is ready");
Console.WriteLine("Breakfast is ready!");
}
private static Juice PourOJ()
{
Console.WriteLine("Pouring orange juice");
return new Juice();
}
private static void ApplyJam(Toast toast) =>
Console.WriteLine("Putting jam on the toast");
private static void ApplyButter(Toast toast) =>
Console.WriteLine("Putting butter on the toast");
private static Toast ToastBread(int slices)
{
for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
{
Console.WriteLine("Putting a slice of bread in the toaster");
}
Console.WriteLine("Start toasting...");
Task.Delay(3000).Wait();
Console.WriteLine("Remove toast from toaster");
return new Toast();
}
private static Bacon FryBacon(int slices)
{
Console.WriteLine($"putting {slices} slices of bacon in the pan");
Console.WriteLine("cooking first side of bacon...");
Task.Delay(3000).Wait();
for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
{
Console.WriteLine("flipping a slice of bacon");
}
Console.WriteLine("cooking the second side of bacon...");
Task.Delay(3000).Wait();
Console.WriteLine("Put bacon on plate");
return new Bacon();
}
private static Egg FryEggs(int howMany)
{
Console.WriteLine("Warming the egg pan...");
Task.Delay(3000).Wait();
Console.WriteLine($"cracking {howMany} eggs");
Console.WriteLine("cooking the eggs ...");
Task.Delay(3000).Wait();
Console.WriteLine("Put eggs on plate");
return new Egg();
}
private static Coffee PourCoffee()
{
Console.WriteLine("Pouring coffee");
return new Coffee();
}
}
}
W powyższym przykładzie wszystkie operacje wykonywane są synchronicznie, czyli po kolei. Nie ma tu ani trochę równoległości. A równoległość jest ważna bo pozwala zaoszczędzić czas i wykorzystać wielordzeniowe procesory.
Jeśli uruchomisz ten kod to zauważysz, że wykonuje się kilkadziesiąt sekund. To trochę długo, bo część operacji możemy przecież wykonywać równolegle. W efekcie zakończenie wszystkich zadań nastąpi kilka razy szybciej.
Kod z użyciem async i await
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;
namespace ConsoleAppAsyncAwait
{
public class Coffee { }
public class Egg {}
public class Bacon { }
public class Toast { }
public class Juice { }
class Program
{
static async Task Main(string[] args)
{
Coffee cup = PourCoffee();
Console.WriteLine("coffee is ready");
var eggsTask = FryEggsAsync(2);
var baconTask = FryBaconAsync(3);
var toastTask = MakeToastWithButterAndJamAsync(2);
var breakfastTasks = new List<Task> { eggsTask, baconTask, toastTask };
while (breakfastTasks.Count > 0)
{
Task finishedTask = await Task.WhenAny(breakfastTasks);
if (finishedTask == eggsTask)
{
Console.WriteLine("eggs are ready");
}
else if (finishedTask == baconTask)
{
Console.WriteLine("bacon is ready");
}
else if (finishedTask == toastTask)
{
Console.WriteLine("toast is ready");
}
breakfastTasks.Remove(finishedTask);
}
Juice oj = PourOJ();
Console.WriteLine("oj is ready");
Console.WriteLine("Breakfast is ready!");
}
static async Task<Toast> MakeToastWithButterAndJamAsync(int number)
{
var toast = await ToastBreadAsync(number);
ApplyButter(toast);
ApplyJam(toast);
return toast;
}
private static Juice PourOJ()
{
Console.WriteLine("Pouring orange juice");
return new Juice();
}
private static void ApplyJam(Toast toast) =>
Console.WriteLine("Putting jam on the toast");
private static void ApplyButter(Toast toast) =>
Console.WriteLine("Putting butter on the toast");
private static async Task<Toast> ToastBreadAsync(int slices)
{
for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
{
Console.WriteLine("Putting a slice of bread in the toaster");
}
Console.WriteLine("Start toasting...");
await Task.Delay(3000);
Console.WriteLine("Remove toast from toaster");
return new Toast();
}
private static async Task<Bacon> FryBaconAsync(int slices)
{
Console.WriteLine($"putting {slices} slices of bacon in the pan");
Console.WriteLine("cooking first side of bacon...");
await Task.Delay(3000);
for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
{
Console.WriteLine("flipping a slice of bacon");
}
Console.WriteLine("cooking the second side of bacon...");
await Task.Delay(3000);
Console.WriteLine("Put bacon on plate");
return new Bacon();
}
private static async Task<Egg> FryEggsAsync(int howMany)
{
Console.WriteLine("Warming the egg pan...");
await Task.Delay(3000);
Console.WriteLine($"cracking {howMany} eggs");
Console.WriteLine("cooking the eggs ...");
await Task.Delay(3000);
Console.WriteLine("Put eggs on plate");
return new Egg();
}
private static Coffee PourCoffee()
{
Console.WriteLine("Pouring coffee");
return new Coffee();
}
}
}
Kod użyty w przykładach pochodzi ze strony Microsoft: https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/async/
Jeśli chcesz opanować podstawy języka(typy danych, zmienne, pętle, metody, klasy itp. ) C# to koniecznie zajrzyj tutaj
[simple-author-box]