前言
异步编程允许程序在等待某些操作（如文件读写、网络请求等）完成时，不必阻塞主线程，从而可以继续执行其他任务。这种非阻塞的特性对于提高应用程序的并发性和响应速度至关重要。C# 通过 async 和 await 关键字，以及 Task 类，为异步编程提供了简洁而强大的支持。
本文将深入探讨 C# 中的异步编程场景，包括其基本概念、工作原理以及如何在实际开发中应用异步编程技术。我们将通过实例演示如何利用 C# 的异步特性来编写高效、响应迅速的应用程序，同时也会讨论在异步编程中可能遇到的一些常见问题及其解决方案。
如果需要 I/O 绑定（例如从网络请求数据、访问数据库或读取和写入到文件系统），则需要利用异步编程。 还可以使用 CPU 绑定代码（例如执行成本高昂的计算），对编写异步代码而言，这是一个不错的方案。
C# 拥有语言级别的异步编程模型，让你能轻松编写异步代码，而无需应付回调或受限于支持异步的库。 它遵循基于任务的异步模式 (TAP)。
异步模型概述
异步编程的核心是 Task 和 Task<T> 对象，这两个对象对异步操作建模。 它们受关键字 async 和 await 的支持。 在大多数情况下模型十分简单：
- 对于 I/O 绑定代码，等待一个在
async方法中返回Task或Task<T>的操作。 - 对于 CPU 绑定代码，等待一个使用 Task.Run 方法在后台线程启动的操作。
await 关键字有这奇妙的作用。 它控制执行 await 的方法的调用方，且它最终允许 UI 具有响应性或服务具有灵活性。 虽然有方法可处理 async 和 await 以外的异步代码，但本文重点介绍语言级构造。
备注
在以下一些示例中，System.Net.Http.HttpClient 类用于从 Web 服务下载某些数据。 这些示例中使用的 s_httpClient 对象是 Program 类的静态字段（请检查完整示例）：
private static readonly HttpClient s_httpClient = new();I/O 绑定示例：从 Web 服务下载数据
你可能需要在按下按钮时从 Web 服务下载某些数据，但不希望阻止 UI 线程。 可执行如下操作来实现：
C#复制
s_downloadButton.Clicked += async (o, e) =>
{
// This line will yield control to the UI as the request
// from the web service is happening.
//
// The UI thread is now free to perform other work.
var stringData = await s_httpClient.GetStringAsync(URL);
DoSomethingWithData(stringData);
};
代码表示目的（异步下载数据），而不会在与 Task 对象的交互中停滞。
CPU 绑定示例：为游戏执行计算
假设你正在编写一个移动游戏，在该游戏中，按下某个按钮将会对屏幕中的许多敌人造成伤害。 执行伤害计算的开销可能极大，而且在 UI 线程中执行计算有可能使游戏在计算执行过程中暂停！
此问题的最佳解决方法是启动一个后台线程，它使用 Task.Run 执行工作，并使用 await 等待其结果。 这可确保在执行工作时 UI 能流畅运行。
static DamageResult CalculateDamageDone()
{
return new DamageResult()
{
// Code omitted:
//
// Does an expensive calculation and returns
// the result of that calculation.
};
}
s_calculateButton.Clicked += async (o, e) =>
{
// This line will yield control to the UI while CalculateDamageDone()
// performs its work. The UI thread is free to perform other work.
var damageResult = await Task.Run(() => CalculateDamageDone());
DisplayDamage(damageResult);
};
此代码清楚地表达了按钮的单击事件的目的，它无需手动管理后台线程，而是通过非阻止性的方式来实现。
内部原理
在 C# 方面，编译器将代码转换为状态机，它将跟踪类似以下内容：到达 await 时暂停执行以及后台作业完成时继续执行。
从理论上讲，这是异步的承诺模型的实现。
需了解的要点
- 异步代码可用于 I/O 绑定和 CPU 绑定代码，但在每个方案中有所不同。
- 异步代码使用
Task<T>和Task，它们是对后台所完成的工作进行建模的结构。 async关键字将方法转换为异步方法，这使你能在其正文中使用await关键字。- 应用
await关键字后，它将挂起调用方法，并将控制权返还给调用方，直到等待的任务完成。 - 仅允许在异步方法中使用
await。
识别 CPU 绑定和 I/O 绑定工作
本指南的前两个示例演示如何将 async 和 await 用于 I/O 绑定和 CPU 绑定工作。 确定所需执行的操作是 I/O 绑定或 CPU 绑定是关键，因为这会极大影响代码性能，并可能导致某些构造的误用。
以下是编写代码前应考虑的两个问题：
1、代码是否会“等待”某些内容，例如数据库中的数据？
如果答案为“是”，则你的工作是 I/O 绑定。
2、代码是否要执行开销巨大的计算？
如果答案为“是”，则你的工作是 CPU 绑定。
如果你的工作为 I/O 绑定，请使用 async 和 await（而不使用 Task.Run）。 不应使用任务并行库。
如果你的工作属于 CPU 绑定，并且你重视响应能力，请使用 async 和 await，但在另一个线程上使用 Task.Run 生成工作。 如果该工作同时适用于并发和并行，还应考虑使用任务并行库。
此外，应始终对代码的执行进行测量。 例如，你可能会遇到这样的情况：多线程处理时，上下文切换的开销高于 CPU 绑定工作的开销。 每种选择都有折衷，应根据自身情况选择正确的折衷方案。
最后
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