.Net async programming introduction

1. .Net Async
Programming
2015.04.10 Ian

2. Process
作業系統會配給 Process(處理緒) 一塊記憶體空間，
放著該 Process 所有的程式碼與資料，以及一些
系統服務的紀錄資料。

3. Thread
執行緒（thread）分配到的可能是位於該
Process 內的一段記憶體空間，紀錄著該執行緒/
工作的程式碼與資料，以及每次微處理機的執行
狀態，而那些屬於全域性的紀錄資料，並不會複
製到每一個執行緒/工作內。
Entry point -> Main Thread ex. Main() 方法
長時間作業，造成…

4. I/O Bound vs Compute Bound
I/O Bound ：等待某個條件發生
Compute Bound：執行 CPU 運算

5. Synchronous Programming
中文：同步程式設計
有序或循序執行
A -> B -> C

6. Asynchronous
Programming
中文：非同步程式設計
無序或平行執行
工作流程，執行上的順序不影響結果：
A -> B -> C
A -> C -> B
B -> C -> A
B -> A -> C
C -> A -> B
C -> B -> A

7. async & await
C# 5.0
Async Method
含 async 修飾詞
含零到多個 await 結果
無 await 運算子只會發出警告，不影響程式執行
回傳 void 、Task、Task<TResult>

8. .Net Framework 4.5 提供，使用*Async() 結尾的
方法
例如：
同步方法：CopyTo()、Read()
非同步方法：CopyToAsync()、ReadAsync()

9. Async Improves
Responsiveness
In an asynchronous process, the application can
continue with other work that doesn't depend on
the web resource until the potentially blocking
task finishes.
Application area
Supporting APIs that contain
async methods
Web access HttpClient , SyndicationClient
Working with files
StorageFile, StreamWriter,
StreamReader, XmlReader
Working with images
MediaCapture, BitmapEncoder,
BitmapDecoder
WCF programming
Synchronous and Asynchronous
Operations

10. async Task<int> AccessTheWebAsync()
{
HttpClient client = new HttpClient();
Task<string> getStringTask =
client.GetStringAsync("http://msdn.microsoft.com");
DoIndependentWork();
// The await operator suspends AccessTheWebAsync.
// - AccessTheWebAsync can't continue until getStringTask is complete.
// - Meanwhile, control returns to the caller of AccessTheWebAsync.
// - Control resumes here when getStringTask is complete.
// - The await operator then retrieves the string result from getStringTask.
string urlContents = await getStringTask;
return urlContents.Length
}

12. Async methods are intended to be non-blocking
operations. An await expression in an async method
doesn’t block the current thread while the awaited task is
running. Instead, the expression signs up the rest of the
method as a continuation and returns control to the caller
of the async method.
The async and await keywords don't cause additional
threads to be created. Async methods don't require
multithreading because an async method doesn't run on its
own thread. The method runs on the current
synchronization context and uses time on the thread only
when the method is active. You can use Task.Run to move
CPU-bound work to a background thread, but a
background thread doesn't help with a process that's just
waiting for results to become available.

13. System.Thread.Task
Namespace
Task class (可以以多執行緒執行的非同步作業)
Parallel class

14. ThreadPool
.NET Framework 會在 IIS 維護一個 ThreadPool，
當IIS 接受到一個要求時就會從 ThreadPool 取出
一個Thread 處理此請求。
.NET Framework 4.5 預設最大 5000
Thread Starvation => HTTP 503 (服務無法使用)

15. 同步與非同步的選擇
同步：
作業簡單
執行時間短暫
作業主要都是 CPU 作業，非需要耗用大量磁碟或
網路的作業。
對受限於 CPU 的作業採用非同步動作並沒有好處，
甚至會增加負擔。

16. 同步與非同步的選擇
非同步：
透過非同步方法呼叫服務，並且使用 .NET
Framework 4.5(含) 以上。
作業上都是 IO Bound 或 Network Bound，而不
是 CPU Bound
平行性比簡單的程式碼重要
切換執行緒的效益大於 context switch
測試顯示出封鎖作業是網站效能的瓶頸或停滯等
待 Web Service，對這些封鎖呼叫採用非同步方
法可讓 IIS 為更多要求提供服務

17. 多執行緒 vs 非同步
Task -> New Thread -> Get Internet resources
只是換一條執行緒來代替原本會被鎖定的 Main
Thread
Async -> ThreadPool -> Get Internet resources
在 ThreadPool 是使用 DMA( Direct Memory
Access)

18. Reference
http://www.ithome.com.tw/node/74544
https://msdn.microsoft.com/en-
us/library/hh191443.aspx
https://play.google.com/store/books/details/demo
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