.NET Web应用中为什么要使用async/await异步编程

.NET Web应用中要使用async/await异步编程的原因：1、能提高并发性；2、能降低资源占用；3、能提高应用程序的响应速度。能提高并发性是指在处理单个请求时，单线程的异步处理能够充分利用系统的 CPU 和 I/O 资源，提高并发性能。

一、.NET Web应用中要使用async/await异步编程的原因

1、能提高并发性

在处理单个请求时，单线程的异步处理能够充分利用系统的 CPU 和 I/O 资源，提高并发性能。

2、能降低资源占用

使用异步方法来替代阻塞方法可以在长时间等待 I/O 操作完成的过程中释放线程并降低 CPU 的占用率，减小内存占用并提高应用程序的可扩展性。这在处理大量并发请求时尤为重要。

3、能提高应用程序的响应速度

采用异步编程模型可以减少阻塞线程的等待时间，从而保证请求能更快速地得到处理并返回响应。

二、.NET Web介绍

.NET Web 是一组用于构建 Web 应用程序的 Microsoft 技术和框架。它包含了一系列的开发工具和平台，可以让开发人员使用各种语言和框架进行高效而灵活的 Web 应用程序开发。.NET Web 技术主要包括以下几个方面：

• ASP.NET：是一种基于 .NET 技术的 Web 应用程序框架，可以使用多种编程语言（如 C#、VB.NET ）进行开发，提供了丰富的功能和组件，如 Web 表单、Web 控件、Web 服务、MVC、Web-API 等。ASP.NET 提供可扩展性、可用性和容错能力强的 Web 应用开发体验。
• .NET Core：是 .NET 框架的一个跨平台版本，支持 Windows、Linux 和 macOS 等操作系统，在 Web 开发中拥有广泛应用。.NET Core 具有高性能、灵活、可扩展性好、跨平台、开源等特点。
• Entity Framework：是一个关系型数据库对象映射器（ORM）框架。使用 Entity Framework，开发者可以通过面向对象的方式访问和操作数据库，无需直接编写 SQL 语句，提高开发效率，同时也保证了生产环境下的安全性和可靠性。
• Azure：是一套云计算平台和服务。Azure 提供了丰富的云服务，包括 Web 应用程序托管、云数据库服务、分析与数据、人工智能等。通过 Azure，开发人员可以快速构建高可用、高性能、高安全性的 Web 应用程序，并快速扩展应用程序的能力。

三、async/await异步编程

1、简介

async/await 是 Rust 的异步编程模型，是产生和运行并发任务的手段。一般而言，async 定义了一个可以并发执行的任务，而 await 则触发这个任务并发执行。Rust 中，async 用来创建 Future，await 来触发 Future 的调度和执行，并等待Future执行完毕。async/await 只是一个语法糖，它使用状态机将 Future 包装起来进行处理。

JavaScript 也是通过 async 的方式提供了异步编程，Rust 的 Future 跟 JavaScript 的 Promise 非常类似。它们的区别：

• JavaScript 的 Promise 和线程类似，一旦创建就开始执行，对 Promise 的 await 只是等待这个Promise执行完成并得到结果
• Rust 的 Future，只有在主动 await 后才开始执行

2、使用场景

对于存在IO密集型（例如从网路请求数据、访问数据库和写入到文件系统）和CPU密集型（例如大量的计算）的任务可以选择异步编程。

3、异步编程针对于IO密集型任务的优点

对服务器端来说由于没有专门的用于阻止未完成任务的线程，因此服务器线程可以服务更多的Web请求。现模拟假设一个场景，有两台服务器，都只有5个线程可用于服务请求，一台运行异步代码，一台不运行异步代码。假设这两台服务器都接收6个并发请求，每个请求执行一个I/O操作，未运行异步代码的服务器必须对6个请求排队直到5个线程中的一个完成了I/O密集型工作并编写了响应。假如此时收到了20个请求，由于队列太长，服务器可能开始变慢。运行有异步代码的服务器也需要对6个请求排队，但由于使用了async 和 await，I/O密集型工作开始时，每个线程都会得到释放，无需等到工作结束，收到第20个请求时，传入请求队列将变得很小(如果其中还有请求的话)，且服务器不会变慢。 由于I/O操作在CPU上几乎没有耗时，所以将整个CPU线程专用于执行几乎没有任何作用的工作将是一种资源浪费。

对客户端来说使用了async和await对于客户端应用带来的最大好处在于提高了响应能力。例如：手机游戏等应用，在涉及IO时尽可能少的影响UI线程，这点至关重要。

4、异步编程针对于CPU密集型任务的优点

对服务器端来说使用异步编程可以开启另外一个线程来处理这一个CPU密集型的任务，另外一个线程就有可能是多核CPU情况下的另一个核，从而充分的利用了多核CPU的优势。

对客户端来说此优点和上述针对IO密集型任务的一致。

5、I/O密集型代码示例

private static readonly HttpClient s_client = new HttpClient(); 
 
static async Task Main(string[] args)
{
     Console.WriteLine("ThreadId:"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     var result = await GetHtmlAsync();
     Console.WriteLine("内容长度:"+result.Length);
     Console.WriteLine("ThreadId:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
 
static Task<string> GetHtmlAsync()
{
     Console.WriteLine("ThreadId:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     var uri = new Uri("https://www.dotnetfoundation.org");
     return s_client.GetStringAsync(uri);
}

6、CPU密集型代码示例

static async Task Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("Main1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    Task<long> task = Task.Run(() => BigComputeTest());
    long result = 0;
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < 10000; i++)
    {
        sum += i;
    }
    Console.WriteLine("Main2:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    result = await task;
    Console.WriteLine($"sum:{sum},result:{result}");
    Console.WriteLine("Main3:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
 
static long BigComputeTest()
{
    Console.WriteLine("BigComputeTest1:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    long sum = 0;
    for (long i = 0; i < 100000000; i++)
    {
        sum += i;
    }
    return sum;
}

延伸阅读1：.NET Framework简介

.NET 是一个开发平台，而 C# 是一种在 .NET 开发平台上使用的编程语言，目前能在 .NET 平台上使用的开发语言很多，例如 Visual Basic .NET、Python、J#、Visual C++.NET 等。但在 .NET 平台上使用非常多的是 C# 语言。.NET 框架的目的是便于开发人员容易地建立 Web 应用程序和 Web 服务，使得 Internet 上的各应用程序之间可以使用 Web 服务进行沟通。