写在前面

前面一篇文章介绍了异步编程的基本内容，同时也简要说明了async和await的一些用法。本篇文章将对async和await这两个关键字进行深入探讨，研究其中的运行机制，实现编码效率与运行效率的提升。

异步方法描述：使用async修饰符来标识一个方法或Lambda表达式的，被称之为异步方法。

异步方法编译：编译器在遇到await表达式后会截断方法，并将剩余的异步方法注册为在等待任务完成后需要继续执行的后续部分。

异步方法基础及其运行流程

Async和Await

异步方法使用async修饰，该方法包含一个或多个await表达式或语句，方法同步运行，直至到达第一个 Await，此时暂停，直到等待的任务完成，在任务完成后，控制权返回给方法的调用方。如果方法中并不包含await，则该方法不会像同步方法一样被挂起。

异步方法通常包含await运算符的一个或多个实例，但缺少await表达式也不会导致生成编译器错误，之会因为没有await而发出警告，但编译依然通过。

异步方法使用await关键字来确定等待位置，但await表达式并不阻止正在执行到此位置的线程，也就是说异步方法在await表达式执行时只是暂停，并不会导致方法退出，只会导致finally代码块不运行。异步方法只有在等待的任务完成后，才能通过该位置并继续执行剩下的逻辑，控制权也在此处返回给异步方法的调用方。

如果异步方法未使用Await运算符标记暂停点，那么异步方法会作为同步方法执行，即使有Async修饰符，也不例外。如以下示例

   1:  public async static Task<string> GetUserInfoAsync()

   2:  {

   3:      User user = await db.User.FirstOrDefaultAsync();//此处会挂起

   4:   

   5:      Task<User> user = db.User.FirstOrDefaultAsync();//此处不会挂起，注意此处，返回值也变了，接下来会讨论一下异步方法的返回值

   6:   

   7:      return string.Empty;

   8:  }
 

具MSDN描述，aysnc关键字是一个非保留的关键字。 在修饰方法或 lambda 表达式时，它是关键字，await也作为关键字存在。 在所有其他上下文中，async和await都会将其解释为标识符。不过开发人员可以不用太过关注这段，只需要知道aysnc会将一个方法标识成异步方法，而await可以挂起异步方法的执行即可。

关键点

1、和被async修饰的方法不一样，如果方法中含有await关键字，方法必须使用async标识符，否则编译不通过。

2、在异步编程过程中，比较推荐的做法是，被标记了async关键字的异步方法应该包含至少一个await表达式或语句。

3、异步方法的命名以Async结尾 

异步返回类型和异常处理

需要说明的是，本文所讨论的异步方法指的是基于任务的异步编程模型，返回值是，Task或Task<TResult>。

1、如果方法需要返回string类型，那么将返回Task<string>。如果方法没有指定返回类型，那么将返回Task。每个返回的任务都表示正在进行的工作，任务封装有关异步进程状态的信息，如果未成功，则会引发异常。异步方法返回 Task 或 Task<TResult>。 返回任务的属性携带有关其状态和历史记录的信息，如任务是否完成、异步方法是否导致异常或已取消以及最终结果是什么。 可使用await运算符访问这些属性。

 

public async static Task<User> GetUserInfoAsync()
{
    User user = await db.User.FirstOrDefautAsync();

    return user;
}

2、如果等待的任务返回异步方法导致异常，则 await 运算符会以同步方式抛出异常。如果等待的返回任务的异步方法取消，await运算符引发OperationCanceledException。如果异步方法中没有使用await阻塞，可以使用try-catch捕捉异常，只是异常发生的时机可能会滞后。

异步方法的运行流程

了解异步方法的运行机制，就是要了解异步编程中的控制流是如何一步步执行的。如果需要详细了解控制流，可以异步到MSDN中查看。

下图及其描述摘自MSDN：

关系图中的数值对应于以下步骤。

1. 事件处理程序调用并等待 AccessTheWebAsync 异步方法。

2. AccessTheWebAsync 创建HttpClient实例并调用GetStringAsync异步方法，获取的内容字符串方式返回。

3. GetStringAsync 中发生了某种情况，该情况挂起了它的进程。 可能必须等待其他阻止任务完成。 为避免阻止资源，GetStringAsync 会将控制权出让给其调用方 AccessTheWebAsync。 GetStringAsync 返回Task<TResult>，其中 TResult 为字符串，并且 AccessTheWebAsync 将任务分配给 getStringTask 变量。 该任务将调用GetStringAsync正在进行的进程，在调用完成时产生返回字符串给urlcontent。

4. 由于尚未等待 getStringTask，因此，AccessTheWebAsync 可以继续执行而不依赖于 GetStringAsync 最终结果的完成。 该任务继续调用同步方法 DoIndependentWork。

5. DoIndependentWork 作为一个同步方法，在自身工作完成后返回到调用方。

6. AccessTheWebAsync 已运行完毕，可以不受 getStringTask 的结果影响。 接下来，AccessTheWebAsync 需要计算并返回已下载的字符串的长度，但该方法只有在获得字符串的情况下才能计算该值。

   因此，AccessTheWebAsync 使用一个 await 运算符来挂起其任务，并把控制权交给调用 AccessTheWebAsync 的事件处理程序。 AccessTheWebAsync 将 Task<int>返回给调用方。 该任务将计算下载字符串长度。 

7. GetStringAsync 完成并生成一个字符串结果。 字符串结果不是通过按你预期的方式调用 GetStringAsync 所返回的。 （记住，该方法已返回步骤 3 中的一个任务）。相反，字符串结果存储在表示 getStringTask 方法完成的任务中。 await 运算符从 getStringTask 中检索结果。 赋值语句将检索到的结果赋给 urlContents。

8. 当 AccessTheWebAsync 获取字符串结果时，该方法可以计算字符串长度。 然后，AccessTheWebAsync 工作也将完成，并且等待事件处理程序的继续使用。 事件处理程序也将最终获得字符串的长度信息。

注意：

如果 GetStringAsync（因此 getStringTask）在 AccessTheWebAsync 等待前完成，则控制权会保留在 AccessThe