«Изучаем асинхронное программирование в C с помощью Async Await — начало пути в мире эффективных приложений»

Для многих программистов слова «асинхронное выполнение» могут звучать как загадочное заклинание, обещающее лучшую производительность и эффективность в потоках кода. В этом мире, где каждая строка имеет значение, понимание принципов async и await — это не просто слова, но ключ к разблокировке потенциала вашего кода.

Async и Await — это не просто модные шаблоны, которые приносят красоту в ваш код. Это инструменты, позволяющие вашему приложению избежать тупиковых ситуаций, которые могут возникнуть при обработке существующих потоков. Понимание их работы — это как разгадка головоломки, где каждое слово имеет свою роль в процессе выполнения задачи.

Прежде чем мы погрузимся в дебри кода, давайте обсудим, что происходит, когда ваша программа запускает асинхронный запрос. Давайте представим, что каждая строка кода — это шаг, который выполняется вашим приложением. Но что если какая-то из этих строк вызывает длительную операцию, которая может замедлить поток выполнения? Вот где async и await вступают в игру, обновляя обычные потоки исполнения и позволяя вашему приложению продолжать работу, пока долгая операция выполняется в фоновом режиме.

Параллельный или асинхронный

При изучении асинхронного программирования в C# важно понять разницу между параллельным и асинхронным выполнением кода. Мы вот как программисты часто можем оказаться в тупиковых ситуациях, когда операции чтения или записи данных блокируют поток исполнения, приводя к замедлению или даже завершению работы программы. В таких случаях асинхронные шаблоны, использующие ключевое слово await, могут обновить асинхронную часть выполнения кода, позволяя другим частям программы продолжить свою работу в параллельном потоке.

Асинхронный	Параллельный
Методы, сделанные асинхронными с помощью ключевых слов async и await, позволяют программе почти параллельно выполнять операции в фоновом потоке, тем самым избегая тупиков.	Существующий шаблон программирования, похожий на асинхронный, но выполняющий операции параллельно, не дожидаясь завершения предыдущих.
В случае использования асинхронных методов, вместо блокировки потока исполнения, он может продолжить выполнение других задач.	При параллельном выполнении операций с помощью существующих методов, мы можем значительно увеличить эффективность работы программы.
Можете использовать методы, возвращающие объект Task или Task\ для асинхронного выполнения кода и дождаться завершения с помощью await.	Параллельное программирование может быть реализовано с помощью методов типа Task.WhenAll() для параллельного выполнения нескольких задач.

Асинхронное программирование

Ключевые слова	Описание
async	Ключевое слово, которое используется для указания метода как асинхронного.
await	Ключевое слово, которое приостанавливает выполнение метода до завершения асинхронной задачи.
configureawait	Метод, который позволяет настроить, как контекст продолжения выполнения задачи.
Task.FromResult	Метод, который создает задачу, которая завершится данными, переданными в качестве параметра.
ContinueOnCapturedContext	Флаг, который указывает, где будет продолжено выполнение задачи после await оператора.
bool	Тип данных, представляющий двоичное значение истинности или ложности.
ReadAsync	Метод, используемый для асинхронного чтения данных из потока.

Шаблоны асинхронного выполнения

Давайте взглянем на основные шаблоны, которые позволяют эффективно использовать асинхронный подход в программировании. Мы рассмотрим как параллельное, так и одновременное выполнение задач, используя ключевые слова await и async. Похоже, что в этом заключается суть асинхронного программирования — эффективное управление задачами, которые могут быть выполнены параллельно или одновременно с основным потоком исполнения.

Один из существующих шаблонов асинхронного программирования — это использование ключевого слова await для ожидания завершения задачи. Обработка продолжения задачи происходит в том же контексте, что и исходный запрос, что позволяет избежать блокировки потока. Мы также почти в каждой части кода можем увидеть обновление данных или избежание исключений.

Другим шаблоном, который мы рассмотрим, является использование ключевого слова async для создания асинхронных методов. Это позволяет определить методы, которые возвращают объект Task или Task<T>, указывая тип возвращаемого значения. Посмотрим, как это делается в коде.

Шаблон	Описание
ContinueOnCapturedContext	Ожидание завершения задачи в том же контексте
ReturntypeОбъект	Методы, возвращающие объект Task или Task<T>

Пройдёмся по каждому шаблону подробнее, рассмотрим его преимущества и замечания, чтобы хорошо понять, как использовать асинхронное программирование в данном контексте.

Почти хорошо

Давайте поговорим о том, как мы, программисты, можем улучшить асинхронное программирование в C#. Порой, кажется, что мы на верном пути, но что-то все еще не совсем в порядке. Давайте пройдемся по некоторым ключевым моментам асинхронной обработки и посмотрим, что мы сделали почти хорошо.

Одной из ключевых концепций асинхронного программирования является использование ключевых слов async и await. Эти слова позволяют нам писать код, который выполняется параллельно, без блокировки основного потока выполнения. Однако, как мы видим, в некоторых случаях, код, использующий async и await, может вызывать непредвиденные ошибки или проблемы с производительностью.

Когда мы пишем асинхронный код, очень важно понимать, что происходит за кулисами. Например, когда мы используем await для ожидания завершения асинхронной задачи, мы также ожидаем, что код после этой точки продолжится в том же контексте, что и до вызова await. Это может быть не всегда правдой, и это похоже на то, что мы сделали почти хорошо.

Другой важный аспект асинхронного программирования — это обработка исключений. Мы можем быть уверены, что все исключения будут корректно обработаны в нашем асинхронном коде? Похоже, что не всегда. Некоторые исключения могут быть утеряны или обработаны не в том потоке, что и ожидалось. Это еще один случай, когда мы почти сделали все хорошо, но что-то пошло не так.

В целом, асинхронное программирование в C# предоставляет мощные инструменты для одновременного выполнения операций, но чтобы избежать проблем, связанных с параллельным выполнением, нам нужно быть внимательными к деталям. Посмотрим, как мы можем совершенствовать наши методы и подходы к асинхронному программированию, чтобы добиться идеального результата.

Async и Await

• Разберемся, как использовать ключевые слова «await» и «async» для создания асинхронных методов, которые позволяют выполнять долгие операции параллельно с другим кодом.
• Посмотрим, как избежать тупиковых ситуаций при работе с асинхронными методами и как правильно обрабатывать ошибки.
• Изучим, как правильно конфигурировать асинхронные методы с помощью метода «ConfigureAwait», чтобы избежать ненужной блокировки контекста выполнения.

Для программиста, который только начинает знакомство с асинхронным программированием, понимание работы «await» и «async» ключевое. Эти слова позволяют создавать шаблоны выполнения кода, которые гораздо более эффективны и гибки по сравнению с традиционными синхронными методами.

Async

Ключевым словом в асинхронном программировании является await. Оно позволяет организовать выполнение асинхронных операций, не блокируя основной поток исполнения программы. При этом мы обязательно обновим контекст, чтобы избежать исключений и неожиданного поведения в части выполнения кода.

Для более глубокого понимания асинхронного программирования, мы рассмотрим примеры использования ключевого слова await и разберем случаи, когда его применение является наиболее уместным. Мы также покажем, как использовать шаблоны асинхронной работы с данными, чтобы сделать программисту проще работу с потоком выполнения.

Заключительная часть этого раздела будет посвящена ключевому слову await в контексте обработки исключений. Мы рассмотрим методы избежать блокировки потока и как продолжить выполнение кода в ожидании завершения асинхронной операции.

• Понимание ключевого слова await и его роли в асинхронном программировании.
• Обновление контекста для избежания исключений и неожиданного поведения кода.
• Применение шаблонов асинхронной работы с данными для упрощения работы программиста с потоком выполнения.
• Обработка исключений при использовании ключевого слова await и способы избежать блокировки потока.

Ожидание

Ключевое слово await используется вместе с асинхронными методами и операциями, позволяя программе продолжать выполнение только после завершения конкретной асинхронной задачи. Это позволяет избежать блокировки потока и повышает эффективность работы приложения.

Давайте пройдёмся по коду и посмотрим, как используется await в различных частях программы. Мы рассмотрим случаи обработки исключений, а также обновления данных в асинхронном контексте, чтобы избежать возможных тупиков.

Одним из важных аспектов использования await является правильная конфигурация его выполнения в контексте потока. Мы также рассмотрим шаблоны использования методов ConfigureAwait и ContinueOnCapturedContext, чтобы сделать асинхронные операции более предсказуемыми и параллельными.

На что это похоже

В данной части мы рассмотрим, на что можно сравнить асинхронное программирование с использованием ключевых слов async и await в языке C#. Взглянув на код, который мы уже рассмотрели, мы можем заметить сходство с определёнными шаблонами и концепциями, которые уже присутствуют в существующем программировании. Давайте пройдёмся по некоторым из них и посмотрим, как они могут быть применены в контексте асинхронного программирования.

Первое, что бросается в глаза, это то, что код с ключевыми словами async и await позволяет избежать тупиков в потоке выполнения. Это напоминает обработку условий и продолжений в синхронном программировании, но с возможностью одновременного выполнения других операций в том же потоке.

Далее, когда мы используем await для ожидания завершения задачи, это похоже на концепцию сохранения контекста выполнения операций. Мы показано, что можем обновить контекст с помощью метода ConfigureAwait, что может быть полезно в случае, когда мы хотим избежать тупиков в потоке.

Также стоит отметить, что слово await, подобно ключевым словам bool или case в синхронном программировании, обозначает точки ожидания в коде, где выполнение может приостановиться до завершения определённых операций.

Как обновить существующий код

Что обновить	Как обновить	Замечания
Код, использующий ключевые слова await и async	Добавьте ключевые слова async и await к методам, которые выполняют асинхронные операции. Обратите внимание на контекст выполнения с помощью ключевого слова continueOnCapturedContext.	Использование await в существующем коде может привести к тому, что выполнение будет блокироваться до завершения операции.
Обработка исключений	Обновите обработку исключений в асинхронном коде, используя шаблон try-catch для асинхронных операций. Обратите внимание на сохранение исключений для последующей обработки.	Исключения в асинхронном коде могут быть неочевидными и могут потребовать особого внимания при отладке.
Параллельное выполнение задач	Используйте класс Task и методы From для запуска асинхронных задач параллельно. Обратите внимание на сохранение результатов задач с помощью ключевого слова await.	При параллельном выполнении задач необходимо следить за использованием ресурсов и избегать блокировок.

Пройдёмся по коду

В данном разделе мы рассмотрим примеры кода, демонстрирующие основные концепции асинхронного программирования с использованием ключевых слов await и async в языке программирования C#. Посмотрим, как асинхронные операции позволяют избежать тупиковых ситуаций, когда выполнение программы блокируется ожиданием завершения долгих операций. Мы рассмотрим примеры кода, показывающие, какие шаблоны можно использовать для обновления асинхронных методов и как эффективно обрабатывать исключения в асинхронной части программы.

Пройдёмся по строкам кода, чтобы лучше понять, как выполнение программы продолжается в асинхронном потоке после использования ключевого слова await. Мы рассмотрим примеры методов, таких как ReadAsync и ContinueOnCapturedContext, которые позволяют контролировать ход выполнения программы и избежать одновременного выполнения тупиковых задач.

Заключение раздела будет посвящено обзору существующих шаблонов и принципов, которые можно применить для эффективного программирования с использованием асинхронных операций. Мы обратим внимание на то, какие исключения могут возникнуть в асинхронном потоке и как их правильно обрабатывать, чтобы избежать остановки выполнения программы.

Таким образом, пройдёмся по коду, чтобы лучше понять, как работает асинхронное программирование в C#, какие ключевые слова и шаблоны использовать для эффективного выполнения асинхронных операций, а также как избежать возможных тупиковых ситуаций при выполнении программы в асинхронном контексте.

Вот что мы сделали

• Мы создали параллельный поток выполнения кода, который позволяет выполнять асинхронные операции в отдельном потоке, не блокируя основной поток программы.
• В процессе написания кода мы использовали ключевое слово «await» для ожидания завершения асинхронных операций, что позволяет продолжать выполнение кода только после завершения выполнения асинхронного метода.
• Были применены различные шаблоны обработки исключений для эффективной работы с возможными ошибками в асинхронном коде, чтобы обеспечить стабильность и надёжность программы.
• Мы также проанализировали конфигурацию асинхронных операций с помощью метода «ConfigureAwait», чтобы определить, в каком контексте будет продолжено выполнение кода после завершения асинхронной операции.
• Для улучшения производительности и оптимизации использования ресурсов мы использовали ключевое слово «async» в существующем коде, чтобы сделать его асинхронным и выполнять операции параллельно, где это возможно.

Пройдёмся по каждой части асинхронного кода и рассмотрим, какие операции были выполнены, а также обсудим, какие результаты были достигнуты. На примере кода мы увидим, как асинхронный подход к программированию позволяет эффективно обрабатывать данные в современных приложениях.

Обработка исключений

Одним из ключевых инструментов для обработки исключений в асинхронном коде является использование ключевого слова await. При использовании асинхронных операций, таких как ReadAsync или SaveDataTask, возможно возникновение исключений во время выполнения. Важно понимать, как правильно обрабатывать такие исключения, чтобы программа не завершила свою работу неожиданно для пользователя.

Ключевое слово	Описание
await	Используется для ожидания выполнения асинхронной задачи и получения её результата. При возникновении исключения внутри асинхронной задачи, исключение будет проброшено наверх, и его можно будет обработать в вызывающем коде.
continueOnCapturedContext	Этот параметр позволяет задать, должна ли асинхронная задача продолжаться в том же контексте, в котором была вызвана. Это может быть полезно, например, при обновлении интерфейса пользователя после завершения асинхронной операции.
configureAwait	Используется для указания, выполняется ли асинхронная задача в текущем потоке или нет. Правильное использование этого параметра может помочь избежать блокировок и повысить производительность приложения.

При написании кода следует также учитывать возможные ошибки, которые могут возникнуть в существующих шаблонах асинхронного программирования. Важно изучить, какие исключения могут возникнуть в каждой части кода, и предусмотреть соответствующую обработку для них.

Посмотрим на пример кода, в котором будет выполняться асинхронный запрос к базе данных для сохранения данных. В этом примере мы обновим интерфейс пользователя после завершения операции и обработаем возможные исключения, которые могут возникнуть по ходу выполнения.

Замечания

Во-первых, важно понимать, что асинхронное программирование отличается от параллельного. Даже если ваш код содержит ключевые слова async и await для обновления асинхронной обработки, это не обязательно означает одновременное выполнение различных частей программы. Асинхронный код выполняется в том же потоке, что и синхронный код, если не используются специальные шаблоны для параллельного выполнения.

Некоторые из тупиков, в которые может попасть программист, связаны с обработкой исключений в асинхронном коде. В существующем шаблоне обработки исключений может быть неясно, каким образом завершится задача в случае возникновения исключения. Посмотрим, как можно избежать этой проблемы.

Для избежания тупиков в асинхронном коде можно использовать шаблоны, такие как continueOnCapturedContext или Task.From, чтобы обеспечить правильную обработку исключений и продолжение выполнения задачи. Показано, что использование этих шаблонов позволяет избежать блокировки и улучшить производительность вашего приложения.

Важно также помнить о том, что обновление асинхронной части вашего приложения может привести к изменениям в существующем коде. Поэтому важно провести тщательное тестирование и обновление всех соответствующих методов и строк кода, чтобы избежать возможных проблем в работе программы.

Как избежать тупиков

• Не обновляйте существующий код асинхронного выполнения похожими на bool шаблонами. Почти всегда это может привести к тупиковой ситуации, когда обработка завершится в потоке, в котором выполняется задача.
• Проверьте, что вы правильно используете await ключевые слова и методы ConfigureAwait(false). Пройдёмся по строкам кода и посмотрим, как можно избежать блокировки потока и сохранить производительность вашего приложения.
• Избегайте использования операций, которые могут заблокировать поток, таких как ReadAsyncByte потока. Вот где наиболее часто возникают тупики — при попытке сделать обращение к файловой системе или сети без использования асинхронных методов.
• Обратите внимание на контекст выполнения задачи. Если вам необходимо сохранить контекст, используйте await ключевые слова и методы ConfigureAwait(true), чтобы продолжение задачи выполнялось в том же контексте, что и ожидание.
• Важно помнить о return type объекта продолжения задачи. Убедитесь, что ваш метод возвращает Task или Task<T>, чтобы избежать проблем с обработкой результатов выполнения асинхронных операций.

Заключение: При написании асинхронного кода в C# следует быть внимательным к тем моментам, которые могут привести к тупиковым ситуациям. Поддерживая чистоту кода и следуя лучшим практикам, вы сможете избежать многих проблем и сделать ваше приложение более производительным и надежным.

ConfigureAwait bool continueOnCapturedContext

В данном разделе мы рассмотрим ключевую директиву ConfigureAwait с параметром continueOnCapturedContext, исследуя её влияние на асинхронные операции в C#. Отметим, как данная директива может повлиять на поток выполнения и обработку исключений в асинхронной среде. Пройдёмся по параллельным и асинхронным потокам, где такие тупики кода могут возникнуть, и рассмотрим методы их избежания.

При программировании асинхронных задач в C#, одновременное управление потоком выполнения и исключениями становится важным аспектом. С помощью ключевых слов async и await программа может обновить контекст потока, чтобы избежать тупиков и оставаться отзывчивой. Однако, в случае существующего асинхронного запроса, где контекст уже сохранён, может быть полезно указать, следует ли продолжать выполнение на том же контексте или переключиться на параллельный поток.

Рассмотрим сценарии, где использование ConfigureAwait(false) может быть хорошим выбором для ускорения обработки данных или избежания блокировок. Посмотрим на случаи, когда сохранение контекста может быть критичным, например, для интерфейсных операций или обновления пользовательского интерфейса. Завершим раздел, обсудив возможные последствия на производительность и стабильность при изменении значения continueOnCapturedContext.

Заключение

Как показано в коде, использование ключевых слов await и async позволяет сделать обработку задач более понятной и управляемой. Однако, важно помнить о том, как настройка контекста с помощью ConfigureAwait может повлиять на исполнение кода в случае возникновения исключений. Посмотрим на этом примере, как одновременное выполнение операций может избежать тупиков и сохранить целостность данных.

Несмотря на некоторые замечания, такие как необходимость внимательного использования ContinueOnCapturedContext и TaskFrom для избежания потери контекста и возможных тупиков, асинхронные методы и шаблоны выполнения задач позволяют обновить данную модель программирования и хорошо подготовиться к асинхронной обработке данных в современных проектах.

Видео:

async/await в ASP.NET Core. Асинхронный код