[C#] async和await（腾讯元宝）

在 C# 中，async 和 await 主要用于编写​​非阻塞异步代码​​，提升程序的响应性和资源利用率。

执行I/O密集型操作，比如文件读写、网络请求或者数据库访问。这些操作通常会等待外部资源，使用异步可以释放线程池线程，提高应用程序的响应性。比如说，如果一个Web服务器处理很多请求，同步方法会导致线程被阻塞，而异步可以让线程处理其他请求，提升吞吐量。

还有UI应用程序，比如WPF或WinForms，长时间运行的任务如果不异步，会导致界面卡顿。使用async可以让后台任务运行，同时保持UI响应。例如，下载文件时，如果同步下载，用户界面就会冻结，但异步的话用户还能操作界面。

应用场景：

适用场景​​：涉及等待外部资源（不占用 CPU 时间）的操作，如：

• 文件读写（FileStream.ReadAsync）
• 网络请求（HTTP API 调用、数据库查询）
• 流处理（如图片加载）

异步操作会释放调用线程（如 UI 线程或线程池线程），避免阻塞。例如，Web 服务器通过异步处理可同时服务更多请求。

public async Task<string> DownloadDataAsync()
{
    using var client = new HttpClient();
    return await client.GetStringAsync("https://example.com"); // 非阻塞等待
}

2. 保持 UI 响应性​​

​​适用场景​​：在桌面或移动应用的 UI 线程中执行耗时操作时（如按钮点击事件）。
异步操作防止界面冻结。例如，文件下载期间用户仍可交互。

private async void DownloadButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
    StatusLabel.Text = "Downloading...";
    await Task.Delay(3000); // 模拟耗时操作（如下载）
    StatusLabel.Text = "Done!"; // UI 更新自动回到主线程
}

3. 后端服务高并发​​

​​适用场景​​：服务器应用（如 ASP.NET Core）处理大量并发请求。
异步方法释放线程池线程，使服务器能处理更多请求，避免线程饥饿。

public async Task<IActionResult> GetData()
{
    var data = await _dbContext.Users.FromSqlRawAsync("SELECT ..."); // 异步数据库查询
    return Ok(data);
}

4. CPU 密集型操作的特殊处理​​

​​适用场景​​：长时间运行的计算任务（如图像处理、复杂算法）。
需结合 Task.Run 将 CPU 工作转移到线程池，避免阻塞主线程（尤其在 UI 应用中）。

public async Task ProcessImageAsync()
{
    await Task.Run(() => 
    {
        // 耗时的 CPU 计算
        ApplyFilter(image);
    });
    // 回到 UI 线程更新结果
}

何时不需要用 async​​

• ​​简单/同步操作​​：纯内存操作（如循环、数学计算）无需异步。
• ​​强制要求同步的 API​​：某些旧库或框架可能不支持异步。

​​关键原则​​

1. ​​从顶层开始​​：入口点（如 Main、控制器 Action）支持 async（C# 7.1+）。
2. ​​避免 async void​​：仅限事件处理，优先用 Task 返回值以便错误处理。
3. ​​注意异常传播​​：异步方法异常会被封装在 AggregateException 或直接抛出（取决于调用方式）。
4. ​​不要滥用 ConfigureAwait(false)​​：在库代码中可减少上下文切换开销，但 UI 应用需保留上下文。