通過使用異步編程，可避免出現性能瓶頸，并提高應用程序的整體響應。然而，技術編寫異步應用程序的傳統方法過于復雜，這使得異步程序難以編寫，調試和維護。
Visual Studio2012引入了一個簡單的開發方法，異步編程，我們可以充分利用.NET Framework 4.5 和 Windows Runtime中對異步的支持。這項復雜的工作將會交由編譯器來搞定，開發人員就像是在使用同步代碼來編寫應用程序的邏輯結構，但其結果是，得到了所有異 步編程的優點，但只要付出一點點工作。
本主題簡要介紹何時以及如何使用異步編程，其中包括支持說明本主題的例子。 由此下載VS2012.
異步提高響應能力
異步性必不可少，因為現實中有很多潛在的，可阻塞應用程序響應的情況，如當你的應用程序訪問網絡，文件系統等等。比如訪問Web資源，有時是緩慢的 或者是有延遲的。同步處理的話，如果有這樣的一個阻塞產生，那么整個應用程序就必須等待。而在一個異步的過程中，應用程序可以先繼續進行其他不依賴于網絡 的工作，直到所有可能產生阻塞的任務完成后再處理這些任務。
下表顯示了典型的可以通過異步編程提高響應的場景。列出的.NET Framework4.5和Windows Runtime的API包含支持異步編程的方法。
| 應用領域 | 支持異步方法的API |
| 訪問Web | |
| 使用文件 | |
| 使用圖像 | |
| WCF程序開發 | |
| 使用sockets |
異步性已經被證明對所有通過一個線程訪問UI，或是處理UI相關的活動的應用都特別的有價值。如果在同步的應用程序中任何一個處理過程被阻塞，那就意味著所有的東西都被阻塞了。你的應用程將會停止響應，更糟糕的是你可能會得出這樣的結論，這只是等待并不是失敗。
當你使用異步方法，應用程序將繼續響應的UI。您可以調整大小或最小化窗口，例如，當你不想等下去的時候，你可以關閉該應用程序。
現在這種基于異步的方法在你設計異步操作時，就像一組可以選擇的自動變速器，也就是說，你可以得到所有之前異步編程的好處，而不必像之前那樣苦逼（太讓人興奮了）。
異步方法現在很容易編寫
Async和Await關鍵字是C#異步編程的核心。通過使用這兩個關鍵字，你可以使用.NET Framework或Windows Runtime的資源創建一個異步方法如同你創建一個同步的方法一樣容易。通過使用async和await定義的異步方法，這里被稱為異步方法。
下面的例子顯示了一個異步方法。代碼中的幾乎所有的東西你看起來應該非常熟悉。注釋中描述了你為實現異步操作添加什么功能。
2 // -該方法具有一個async修飾符.
3 // -返回類型為TaskorTask<t>.(參考"返回類型"一節.)
4 // 這里,返回值是Task<int>因為返回的是一個整數類型.
5 // -這個方法的名稱以"Async"結尾.
6 asyncTask< int >AccessTheWebAsync()
7 {
8 // 你需要添加System.Net.Http的引用來聲明client
9 HttpClientclient= new HttpClient();
10
11 // GetStringAsync返回Task<string>.這意味著當Task結束等待之后
12 // 你將得到一個string(urlContents).
13 Task< string >getStringTask=client.GetStringAsync( " http://msdn.microsoft.com " );
14
15 // 你可以做一些不依賴于GetStringAsync返回值的操作.
16 DoIndependentWork();
17
18 // await操作掛起了當前方法AccessTheWebAsync.
19 // -AccessTheWebAsync直到getStringTask完成后才會繼續.
20 // -同時,控制權將返回AccessTheWebAsync的調用者.
21 // -控制權會在getStringTask完成后歸還到AccessTheAsync.
22 // -await操作將取回getStringTask中返回的string結果.
23 string urlContents=awaitgetStringTask;
24
25 // return語句用來指定一個整數結果。
26 // 調用AccessTheWebAsync將會收到一個返回值的長度.
27 return urlContents.Length;
28 }
以下幾個特點總結了一下前面的例子中的異步方法。
- 方法中包含了 async 修飾符。
- 一個async方法按照慣例以“Async”結尾。
-
返回類型是如下類型之一：
- Task<TResult> 當你的方法有返回值時，TResult即返回值的類型
- Task 當你的方法沒有return語句，或者返回值并不參與任何形式的運算（包括賦值操作）。
- Void 當你編寫一個異步事件處理時會用到
- 方法通常包括至少一個await的表達式，這意味著該方法在遇到await時不能繼續執行，直到等待異步操作完成。在此期間，該方法將被暫停，并且控制權返回到該方法的調用者。本主題接下來的部分說明了懸掛點后會發生什么。
在異步方法中，我們使用這些已經提供的關鍵字和類型來表達想要做什么的時候，編譯器并沒有閑著，他將處理包括跟蹤在暫停方法中控制權返回到 await點后將會如何處理。一些常規流程，如循環和異常處理，在之前的異步代碼中都比較難以處理。而現在都歸結到了一個async方法中，你會感覺你在 寫一個同步的代碼，之前的那些困惑已經不復存在了。
在異步方法中發生了什么
了解異步編程最重要的是理解控制權是如何在方法之間轉移的。下面的圖標將會解釋這個過程。
圖中的數字對應于下面的步驟。
1. 一個事件的處理函數用await的方式調用了異步方法 AccessTheWebAsync。
2. AccessTheWebAsync 創建了一個 HttpClient 實例，并調用了異步方法 GetStringAsync 來以下載一個頁面并將內容以string的形式返回.
3. 在GetStringAsync中將會碰到一些讓進程掛起的事情。也許它必須等待一個網站下載完成或其他一些阻塞性的動作，為了避免阻塞資源，GetStringAsync把控制權移交給了它的調用者AccessTheWEbAsync。
GetStringAsync返回Task<TResult>泛型，例子中的TResult是string類 型，AccessTheWebAsync將任務交給了getStringTask變量。這個任務代表了一個正在調用GetStringAsync的過程， 與一個承諾，當工作完成時，最終將產生string返回值。
4. 由于getStringTask并沒有被（用await）等待著索取結果，so AccessTheWebAsync 可以繼續其他不依賴于GetStringAsync最終返回結果的其他任務。這些任務由一個同步方法DoIndenpendentWork代表。
5.DoIndenpendentWork是一個同步方法，將會以同步的方式執行他的工作，并將返回值返回給調用者。
6. AccessTheWebAsync下一步是希望計算已經下載下來的字符長度，但是如果沒有這個字符，這個希望也就破滅了。
因此，AccessTheWebAsync 使用了await關鍵字掛起了自己的線程，并將控制權移交到了AccessTheWebAsync的調用者。AccessTheWebAsync將會返回 一個Task<int>給調用函數。這個任務承諾會在結束是返回給調用者一個int型的返回值。
注意
如果GetStringAsync在AccessTheWebAsync 調用await之前就已經完成了，那么控制權將依然在AccessTheWebAsync中。這種掛起和等待的操作也是很消耗資源的，如果返回值在 await之前就已經得到了，AccessTheWebAsync沒必要非得在用等待的方法去得到最終的結果。
在調用方法（這里是一個event的處理函數）的內部，處理過程是疊加的，event的處理函數將會等待AccessTheWebAsync，而 AccessTheWebAsync在等待GetStringAsync，與此同時，調用函數依然可以執行不依賴于這些返回值的操作。
7. GetStringAsync計算并產生一個string結果。這個string結果可能不是按照你現在期望的方式直接返回給他的調用函數，相反，這個結 果保存在一個代表方法完成的任務中，getStringTask。await操作符將會從getStringTask中取回期望的結果。賦值語句將會把結 果交給urlContents。
8. 當AccessTheWebAsync獲得了這個字符串結果，我們可以繼續計算這個字符串的長度了。這樣AccessTheWebAsync的工作也完成了，等待中的event處理函數也可以繼續了。
如果你剛剛接觸異步編程，那應該花一分鐘來思考一下同步行為和異步行為的不同。同步方法在工作完成之后返回（步驟5），但是異步方法返回一個 task值在他工作被暫停的時候（步驟3，6）.當異步方法完成了他的工作之后，task被標記為complete，工作的結果也保存在task之中。
異步的API方法
你可能會想知道在哪里可以找到，如GetStringAsync，支持異步編程的API方法。.NET Framework 4.5包含許多使用await和async工作的成員方法。識別這些方法很簡單，方法名都是以”Async”結尾的并且返回類型都是Task或者 Task<TResult>。例如，System.IO.Stream類包含的方法，如CopyToAsync，ReadAsync，及 WriteAsync的對應的同步方法是CopyTo，Read和Write。
線程
異步方法的目的是不阻塞操作。在async方法中, await任務在執行的過程中，并不會阻塞當前的線程，其余的方法可以繼續執行，控制權將會移交到async方法的調用者。
async和await關鍵字并不會創建額外的線程，async方法不會去請求多線程操作。真正創建線程的操作是由Task.Run()實現的，一個async方法并不是在他自己的線程上執行的，只有當方法被激活時，才會使用當前線程的上下文和處理時間。
async方法要比BackgroundWorker更實用，而且使用起來更簡單而且不用去過多的考慮競態沖突神馬的。async方法會將運行中的代碼依據某些算法進行合理的拆分，并傳遞給線程池，這也是BackgroundWorker不能比的。
Async和Await
如果需要使用async或者await指定一個異步方法，我們需要注意一下兩點：
- 用async標記的異步方應該使用await關鍵子來制定掛起點。await操作符會告訴編譯器，這個async方放在完成之前，后面的代碼無法繼續執行，同時，控制權轉移到async方法的調用者。
- 標記為async的方法，調用時應使用await。
一個async方法里通常包含一個或多個的對應的await操作符，但如果沒有await表達式也不會導致編譯錯誤。但如果調用一個async方 法，卻不使用await關鍵字來標記一個掛起點的話，程序將會忽略async關鍵字并以同步的方式執行。編譯器會對類似的問題發出警告。
async和await都是上下文關鍵字：更多的細節可以參考：
返回類型和參數
在.NET Framework編程中，一個async方法通常返回的類型是Task或者Task<TResult>。在異步方法中，await操作符作用于從另外一個異步方法返回的Task。
如果指定Task<TResult>為返回結果，那么這個方法必須包含return指定的TResult結果的語句。
如果使用Task作為返回值，那么這個方法應該不存在使用return語句返回結果的代碼，或者返回的結果不參與任何運算（包括賦值操作）。
2 asyncTask< int >TaskOfTResult_MethodAsync()
3 {
4 int hours;
5 // ...
6 // return一個整數作為結果.
7 return hours;
8 }
9
10 // 調用TaskOfTResult_MethodAsync
11 Task< int >returnedTaskTResult=TaskOfTResult_MethodAsync();
12 int intResult=awaitreturnedTaskTResult;
13 // 或者使用一條語句
14 int intResult=awaitTaskOfTResult_MethodAsync();
15
16
17 // 明確指定Task
18 asyncTaskTask_MethodAsync()
19 {
20 // ...
21 // 方法沒有任何return語句.
22 }
23
24 // 調用Task_MethodAsync
25 TaskreturnedTask=Task_MethodAsync();
26 awaitreturnedTask;
27 // 或者使用一條語句
28 awaitTask_MethodAsync();
每一個返回的task都代表一個正在執行的工作，task包裝的信息中包含了這個異步方法的執行時的狀態，最終的結果，或者處理過程中拋出的異常。
如果返回值為void，這種類型主要使用于定義事件處理。異步事件通常被認為是一系列異步操作的開始。使用void返回類型不需要await，而且調用void異步方法的函數不會捕獲方法拋出的異常。
另外，async方法不能使用ref或者out參數，但是可以調用含有這些參數的方法。
命名約定
按照約定，你應該在異步方法的名稱后面追加“Async”用以標記此方法。但是在event，基類和接口中不需要遵守約定，就像本文例子中event處理函數Button1_Click一樣。
相關主題
一個完整的例子
2 using System.Collections.Generic;
3 using System.Linq;
4 using System.Text;
5 using System.Threading.Tasks;
6 using System.Windows;
7 using System.Windows.Controls;
8 using System.Windows.Data;
9 using System.Windows.Documents;
10 using System.Windows.Input;
11 using System.Windows.Media;
12 using System.Windows.Media.Imaging;
13 using System.Windows.Navigation;
14 using System.Windows.Shapes;
15
16
17 using System.Net.Http;
18
19 namespace AsyncFirstExample
20 {
21 public partial class MainWindow:Window
22 {
23 // 將event處理函數用async標記，這樣就可以在處理函數中使用await實現異步操作.
24 private async void StartButton_Click( object sender,RoutedEventArgse)
25 {
26 // 調用和await分離的方式.
27 // Task<int>getLengthTask=AccessTheWebAsync();
28 /// /在這里做一些其他的工作.
29 // intcontentLength=awaitgetLengthTask;
30
31 int contentLength=awaitAccessTheWebAsync();
32
33 resultsTextBox.Text+=
34 String.Format( " \r\nLengthofthedownloadedstring:{0}.\r\n " ,contentLength);
35 }
36
37
38 // 在簽名中三個要注意的事項:
39 // -該方法具有一個async修飾符.
40 // -返回類型為TaskorTask<t>.(參考"返回類型"一節.)
41 // 這里,返回值是Task<int>因為返回的是一個整數類型.
42 // -這個方法的名稱以"Async"結尾.
43 asyncTask< int >AccessTheWebAsync()
44 {
45 // 你需要添加System.Net.Http的引用來聲明client
46 HttpClientclient= new HttpClient();
47
48 // GetStringAsync返回Task<string>.這意味著當Task結束等待之后
49 // 你將得到一個string(urlContents).
50 Task< string >getStringTask=client.GetStringAsync( " http://msdn.microsoft.com " );
51
52 // 你可以做一些不依賴于GetStringAsync返回值的操作.
53 DoIndependentWork();
54
55 // await操作掛起了當前方法AccessTheWebAsync.
56 // -AccessTheWebAsync直到getStringTask完成后才會繼續.
57 // -同時,控制權將返回AccessTheWebAsync的調用者.
58 // -控制權會在getStringTask完成后歸還到AccessTheAsync.
59 // -await操作將取回getStringTask中返回的string結果.
60 string urlContents=awaitgetStringTask;
61
62 // return語句用來指定一個整數結果。
63 // 調用AccessTheWebAsync將會收到一個返回值的長度.
64 return urlContents.Length;
65 }
66
67
68 void DoIndependentWork()
69 {
70 resultsTextBox.Text+= " Working.......\r\n " ;
71 }
72 }
73 }
74
75 // 運行結果:
76
77 // Working.......
78
79 // Lengthofthedownloadedstring:41564.
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