Async c что это
Перейти к содержимому

Async c что это

Синхронная асинхронность в C++

С___Deep_10-5020-8d2073.09_site.png

Наверняка все, кто изучал старый добрый стандарт C++11, знают о существовании в стандартной библиотеке вызова std::async, который позволяет выполнить некий код асинхронно (более точно – поведение указывается первым параметром вызова).

Согласно документации, вызов с параметром std::launch::async обещает выполнить пользовательский код в отдельном потоке. Посмотрим на приведённый ниже код.

 
#include #include #include int main(int argc, char* argv[]) < int count = 10; std::async(std::launch::async, [&count] < for(int i=0; i>); std::async(std::launch::async, [&count] < for(int i=0; i>); return 0; >

В строках 8-13 запускаем асинхронное выполнение простой lambda-функции, которая должна вывести на экран цифру «1» каждую миллисекунду десять раз. В строках 14-19 запускаем выполнение аналогичной функции, но на этот раз она будет выводить на экран цифру «2». Что можно ожидать на экране по окончанию выполнения программы?

Кто сказал, что «результат не определён»?

Идея такой гипотезы заключается в том, что оба потока будут выполняться параллельно, поэтому вывод на экран перемешается. Мы можем увидеть на экране, например, такую последовательность:

 
12212121211212211221

Звучит логично, но эта гипотеза неверна. На самом деле на экран гарантированно будет выведена последовательность:

 
11111111112222222222

Почему? Что произошло?

А произошла принудительная синхронизация двух потоков. Выполнение второго потока (с выводом цифры «2») гарантированно начнётся только после того, как первый поток закончит своё выполнение.

Кто догадается, почему?

На самом деле не всё так просто. Но достаточно задуматься, про что мы забыли в этом примере? А забыли мы про то, что в качестве результата вызов std::async возвращает std::future. Если бы мы написали наш пример следующим образом, то результат на экране стал бы действительно неопределённым:

 
#include #include #include int main(int argc, char* argv[]) < int count = 10; auto future1 = std::async(std::launch::async, [&count] < for(int i=0; i>); auto future2 = std::async(std::launch::async, [&count] < for(int i=0; i>); return 0; >

Вот теперь на экране действительно может быть любая последовательность из перемешанных двадцати цифр 1 и 2. Почему результат так кардинально изменился, стоило нам только лишь сохранить std::future, которое вернул вызов std::async?

Как говорится, всё законно, всё по стандарту

Стандарт гарантирует, что окончание выполнение потока, запущенного вызовом std::async, синхронизировано с вызовом получения результата std::future::get или с освобождением общего состояния (shared state) – области памяти, ответственной за передачу результата между std::async и std::future.

В первом примере автоматическое удаление временного объекта std::future, который был возвращён из первого вызова std::async, приводит к освобождению общего состояния и автоматической синхронизации двух потоков. Просто не сохранив результат вызова std::async, мы получили ожидание – второй поток не начнёт выполнение до окончания выполнения первого потока.

Есть вопрос? Напишите в комментариях!

Aсинхронное программирование

Нередко программа выполняет такие операции, которые могут занять продолжительное время, например, обращение к сетевым ресурсам, чтение-запись файлов, обращение к базе данных и т.д. Такие операции могут серьезно нагрузить приложение. Особенно это актуально в графических (десктопных или мобильных) приложениях, где продолжительные операции могут блокировать интерфейс пользователя и негативно повлиять на желание пользователя работать с программой, или в веб-приложениях, которые должны быть готовы обслуживать тысячи запросов в секунду. В синхронном приложении при выполнении продолжительных операций в основном потоке этот поток просто бы блокировался на время выполнения операции. И чтобы продолжительные операции не блокировали общую работу приложения, в C# можно задействовать асинхронность.

Асинхронность позволяет вынести отдельные задачи из основного потока в специальные асинхронные методы и при этом более экономно использовать потоки. Асинхронные методы выполняются в отдельных потоках. Однако при выполнении продолжительной операции поток асинхронного метода возвратится в пул потоков и будет использоваться для других задач. А когда продолжительная операция завершит свое выполнение, для асинхронного метода опять выделяется поток из пула потоков, и асинхронный метод продолжает свою работу.

Ключевыми для работы с асинхронными вызовами в C# являются два оператора: async и await , цель которых - упростить написание асинхронного кода. Они используются вместе для создания асинхронного метода.

Асинхронный метод обладает следующими признаками:

  • В заголовке метода используется модификатор async
  • Метод содержит одно или несколько выражений await
  • В качестве возвращаемого типа используется один из следующих:
    • void
    • Task
    • Task
    • ValueTask

    Асинхронный метод, как и обычный, может использовать любое количество параметров или не использовать их вообще. Однако асинхронный метод не может определять параметры с модификаторами out , ref и in .

    Также стоит отметить, что слово async , которое указывается в определении метода, НЕ делает автоматически метод асинхронным. Оно лишь указывает, что данный метод может содержать одно или несколько выражений await .

    Рассмотрим простейший пример определения и вызова асинхронного метода:

    await PrintAsync(); // вызов асинхронного метода Console.WriteLine("Некоторые действия в методе Main"); void Print() < Thread.Sleep(3000); // имитация продолжительной работы Console.WriteLine("Hello METANIT.COM"); >// определение асинхронного метода async Task PrintAsync() < Console.WriteLine("Начало метода PrintAsync"); // выполняется синхронно await Task.Run(() =>Print()); // выполняется асинхронно Console.WriteLine("Конец метода PrintAsync"); >

    Здесь прежде всего определен обычный метод Print, который просто выводит некоторую строку на консоль. Для имитации долгой работы в нем используется задержка на 3 секунд с помощью метода Thread.Sleep() . То есть условно Print - это некоторый метод, который выполняет некоторую продолжительную операцию. В реальном приложении это могло бы быть обращение к базе данных или чтение-запись файлов, но для упрощения понимания он просто выводит строку на консоль.

    Также здесь определен асинхронный метод PrintAsync() . Асинхронным он является потому, что имеет в определении перед возвращаемым типом модификатор async , его возвращаемым типом является Task, и в теле метода определено выражение await .

    Стоит отметить, что явным образом метод PrintAsync не возвращает никакого объекта Task, однако поскольку в теле метода применяется выражение await , то в качестве возвращаемого типа можно использовать тип Task.

    Оператор await предваряет выполнение задачи, которая будет выполняться асинхронно. В данном случае подобная операция представляет выполнение метода Print:

    await Task.Run(()=>Print());

    По негласным правилам в названии асинхроннных методов принято использовать суффикс Async - Print Async () , хотя в принципе это необязательно делать.

    И затем в программе (в данном случае в методе Main) вызывается этот асинхронный метод.

    await PrintAsync(); // вызов асинхронного метода

    Посмотрим, какой у программы будет консольный вывод:

    Начало метода PrintAsync Hello METANIT.COM Конец метода PrintAsync Некоторые действия в методе Main

    Разберем поэтапно, что здесь происходит:

    1. Запускается программа, а точнее метод Main, в котором вызывается асинхронный метод PrintAsync.
    2. Метод PrintAsync начинает выполняться синхронно вплоть до выражения await.

    Console.WriteLine("Начало метода PrintAsync"); // выполняется синхронно

    Асинхронный метод Main

    Стоит учитывать, что оператор await можно применять только в методе, который имеет модификатор async . И если мы в методе Main используем оператор await , то метод Main тоже должен быть определен как асинхронный. То есть предыдущий пример фактически будет аналогичен следующему:

    class Program < async static Task Main(string[] args) < await PrintAsync(); // вызов асинхронного метода Console.WriteLine("Некоторые действия в методе Main"); void Print() < Thread.Sleep(3000); // имитация продолжительной работы Console.WriteLine("Hello METANIT.COM"); >// определение асинхронного метода async Task PrintAsync() < Console.WriteLine("Начало метода PrintAsync"); // выполняется синхронно await Task.Run(() =>Print()); // выполняется асинхронно Console.WriteLine("Конец метода PrintAsync"); > > >

    Задержка асинхронной операции и Task.Delay

    В асинхронных методах для остановки метода на некоторое время можно применять метод Task.Delay() . В качестве параметра он принимает количество миллисекунд в виде значения int, либо объект TimeSpan, который задает время задержки:

    await PrintAsync(); // вызов асинхронного метода Console.WriteLine("Некоторые действия в методе Main"); // определение асинхронного метода async Task PrintAsync() < await Task.Delay(3000); // имитация продолжительной работы // или так //await Task.Delay(TimeSpan.FromMilliseconds(3000)); Console.WriteLine("Hello METANIT.COM"); >

    Причем метод Task.Delay сам по себе представляет асинхронную операцию, поэтому к нему применяется оператор await.

    Преимущества асинхронности

    Выше приведенные примеры являются упрощением, и вряд ли их можно считать показательным. Рассмотрим другой пример:

    PrintName("Tom"); PrintName("Bob"); PrintName("Sam"); void PrintName(string name) < Thread.Sleep(3000); // имитация продолжительной работы Console.WriteLine(name); >

    Данный код является синхронным и выполняет последовательно три вызова метода PrintName. Поскольку для имитации продолжительной работы в методе установлена задержка на три секунды, то общее выполнение программы займет не менее 9 секунд. Так как каждый последующий вызов PrintName будет ждать пока завершится предыдущий.

    Изменим в программе синхронный метод PrintName на асинхронный:

    await PrintNameAsync("Tom"); await PrintNameAsync("Bob"); await PrintNameAsync("Sam"); // определение асинхронного метода async Task PrintNameAsync(string name) < await Task.Delay(3000); // имитация продолжительной работы Console.WriteLine(name); >

    Вместо метода PrintName теперь вызывается три раза PrintNameAsync. Для имитации продолжительной работы в методе установлена задержка на 3 секунды с помощью вызова Task.Delay(3000) . И поскольку при вызовае каждого метода применяется оператор await, который останавливает выполнение до завершения асинхронного метода, то общее выполнение программы опять же займет не менее 9 секунд. Тем не менее теперь выполнение асинхронных операций не блокирует основной поток.

    Теперь оптимизируем программу:

    var tomTask = PrintNameAsync("Tom"); var bobTask = PrintNameAsync("Bob"); var samTask = PrintNameAsync("Sam"); await tomTask; await bobTask; await samTask; // определение асинхронного метода async Task PrintNameAsync(string name) < await Task.Delay(3000); // имитация продолжительной работы Console.WriteLine(name); >

    В данном случае задачи фактически запускаются при определении. А оператор await применяется лишь тогда, когда нам нужно дождаться завершения асинхронных операций - то есть в конце программы. И в этом случае общее выполнение программы займет не менее 3 секунд, но гораздо меньше 9 секунд.

    Определение асинхронного лямбда-выражения

    Асинхронную операцию можно определить не только с помощью отдельного метода, но и с помощью лямбда-выражения:

    // асинхронное лямбда-выражение Func printer = async (message) => < await Task.Delay(1000); Console.WriteLine(message); >; await printer("Hello World"); await printer("Hello METANIT.COM");

    Async/Await в C#

    Async/Await в C#

    Асинхронное программирование в C# стало незаменимым инструментом для работы с сетью, базами данных и другими I/O-операциями, которые могут занимать длительное время. Одним из основных механизмов, используемых для асинхронной обработки, является конструкция async/await.

    Async/await - это новые ключевые слова, добавленные в C# 5.0, которые позволяют разработчикам писать асинхронный код, который может быть легко понят и поддерживаем. Давайте рассмотрим, как они работают.

    Что такое асинхронность?

    Асинхронность - это способность приложения продолжать работу, не ожидая завершения длительной операции. Вместо этого приложение запускает операцию и продолжает свою работу. Когда операция завершается, приложение получает уведомление и продолжает работу с результатами операции.

    В C# асинхронность реализуется с помощью Task, который представляет асинхронную операцию. Task - это объект, который возвращает результат асинхронной операции. Когда вы запускаете асинхронную операцию, она возвращает объект Task, который позволяет вам проверять статус выполнения операции и получать результаты.

    async/await - что это?

    Ключевые слова async и await позволяют разработчикам писать асинхронный код, который не блокирует поток. Когда метод помечен как async, он может содержать оператор await, который указывает, где происходит асинхронное ожидание результата.

    Когда выполнение кода доходит до оператора await внутри метода async, метод не блокируется. Вместо этого поток, который запустил метод, освобождается для выполнения другой работы. Когда результат операции готов, поток возвращается к методу, и продолжает работу.

    async/await также позволяют разработчикам писать асинхронный код, который легко читать и поддерживать(джуны не поймут). Вместо того, чтобы использовать сложные конструкции обратного вызова или длинные цепочки методов, которые ожидают друг друга, вы можете использовать оператор await, который позволяет вам писать линейный код.

    Давайте рассмотрим пример, который демонстрирует, как использовать async/await в C#. Предположим, что у нас есть метод, который загружает данные из Интернета. Для этого мы можем использовать класс WebClient, который предоставляет простой способ загрузки данных из сети. Вот пример кода:

    No alt text provided for this image

    В этом примере метод DownloadDataAsync является асинхронным и возвращает объект Task. Он использует класс WebClient для загрузки данных из указанного URL-адреса.

    Оператор await указывает, что метод должен ожидать завершения операции DownloadStringTaskAsync и получения результата. Когда результат готов, метод возвращает данные в виде строки.

    Async/await - это мощная функциональность в C#, которая позволяет писать асинхронный код, который не блокирует поток и позволяет легко читать и поддерживать код. Она стала незаменимым инструментом для работы с сетью, базами данных и другими I/O-операциями, которые могут занимать длительное время.

    Однако, следует учитывать, что неправильное использование async/await может привести к проблемам с производительностью и неэффективному использованию ресурсов. Поэтому важно понимать, как использовать эту функциональность правильно и следовать лучшим практикам асинхронного программирования.

    Async/await

    Существует специальный синтаксис для работы с промисами, который называется «async/await». Он удивительно прост для понимания и использования.

    Асинхронные функции

    Начнём с ключевого слова async . Оно ставится перед функцией, вот так:

    async function f()

    У слова async один простой смысл: эта функция всегда возвращает промис. Значения других типов оборачиваются в завершившийся успешно промис автоматически.

    Например, эта функция возвратит выполненный промис с результатом 1 :

    async function f() < return 1; >f().then(alert); // 1

    Можно и явно вернуть промис, результат будет одинаковым:

    async function f() < return Promise.resolve(1); >f().then(alert); // 1

    Так что ключевое слово async перед функцией гарантирует, что эта функция в любом случае вернёт промис. Согласитесь, достаточно просто? Но это ещё не всё. Есть другое ключевое слово – await , которое можно использовать только внутри async -функций.

    Await

    // работает только внутри async–функций let value = await promise;

    Ключевое слово await заставит интерпретатор JavaScript ждать до тех пор, пока промис справа от await не выполнится. После чего оно вернёт его результат, и выполнение кода продолжится.

    В этом примере промис успешно выполнится через 1 секунду:

    async function f() < let promise = new Promise((resolve, reject) => < setTimeout(() =>resolve("готово!"), 1000) >); let result = await promise; // будет ждать, пока промис не выполнится (*) alert(result); // "готово!" > f();

    В данном примере выполнение функции остановится на строке (*) до тех пор, пока промис не выполнится. Это произойдёт через секунду после запуска функции. После чего в переменную result будет записан результат выполнения промиса, и браузер отобразит alert-окно «готово!».

    Обратите внимание, хотя await и заставляет JavaScript дожидаться выполнения промиса, это не отнимает ресурсов процессора. Пока промис не выполнится, JS-движок может заниматься другими задачами: выполнять прочие скрипты, обрабатывать события и т.п.

    По сути, это просто «синтаксический сахар» для получения результата промиса, более наглядный, чем promise.then .

    await нельзя использовать в обычных функциях

    Если мы попробуем использовать await внутри функции, объявленной без async , получим синтаксическую ошибку:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *