异步操作表示执行某项操作之后不等待操作结束，但可以在操作结束后收到通知。
示例：
public static class demo13
{
public static void Send(IPAddress address, int port)
{
var client = new TcpClient();
try
{
client.Connect(address, port);
client.GetStream().Write(Encoding.ASCII.GetBytes("Hello"));
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine(e);
throw;
}
finally
{
client.Close();
}
}
}
示例是一个调用阻塞操作的例子。tcp连接的方法就是一个阻塞操作，只有连接成功或是失败的时候才会回复。发送数据也是同样的。线程阻塞的时候操作系统会调度这些执行操作的线程进入等待状态，等到操作完成后再重新把线程放入待运行队列中并调度执行。
这种方式会出现一个问题，如果我们要同时管理多个tcp连接，那么我们就需要创建很多的线程，每个线程分配的栈空间加起来就会消耗很多的内存。在linux平台下，一个线程栈会默认分配8~10M的空间，也就是说太多的线程就会导致内存空间不足。并且操作系统调度线程需要的时间也会变长，会导致性能下降。
解决多线程缺陷的方法之一就是使用Event Loop。
Event Loop事件循环机制。程序有一个或多个线程专门用于捕获对象检查状态，把执行的阻塞操作换为非阻塞操作，再注册事件以在处理完成后收到通知。js中的异步就是使用的事件循环机制实现的。
APM异步编程模型，.NET提供的基于异步回调的操作。
.NET Core在不同的系统上使用不同的方式实现APM。在windows上是通过IOCP（一组支持多个同时发生异步I/O操作的接口）实现的；在Linux上是通过epoll（多路复用IO接口）实现的；而在mac上是通过kqueue接口实现的。虽然针对不同的系统使用的方式不同，但是实现出来的功能是相同的。
示例：
public static class demo11
{
public static void Send(IPAddress address, int port)
{
var client = new TcpClient();
// 开始异步连接
client.BeginConnect(address,port,ar =>
{
// 无论成功还是失败都会调用这个回调
try
{
client.EndConnect(ar);
}
catch (Exception e) {
Console.WriteLine(e);
client.Close();
}
var bytes = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello");
var stream = client.GetStream();
stream.BeginWrite(bytes, 0, bytes.Length, result =>
{
try
{
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine(e);
}
finally
{
client.Close();
}
},null);
},null);
}
}
TPL
任务并行库。由于基于回调的异步操作的通用性不够强，.NET在此基础之上又封装了一层以任务（Task）为基础的接口。
TPL最大的特点就是分离了执行异步操作与注册回调的处理。这样一来，我们就可以让任何异步操作都具有相同的方法注册回调、等待结束和处理错误。并且为支持之后的async、await打下了基础。
示例：
public static class demo12
{
public static void test(IPAddress address, int port)
{
// 创建1万个Task
var tasks = new Task[10000];
for (var i = 0; i < tasks.Length; i++)
{
// SendAsync 本身就是一个异步方法
tasks[i] = SendAsync(address, port);
}
// 等待所有异步操作执行完成
Task.WaitAll(tasks);
}
public static Task SendAsync(IPAddress address, int port)
{
var client = new TcpClient();
// 异步连接
var task = client.ConnectAsync(address, port);
var a = new TaskFactory();
// 异步发送数据
var task1 = task.ContinueWith(t => {
var bytes = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello");
var stream = client.GetStream();
// 返回一个新的task
// 这里会产生Task嵌套
// 在外部使用Unwrap方法解包
return stream.WriteAsync(bytes,0,bytes.Length);
}).Unwrap();
// 异步处理发送结果
var task2 = task1.ContinueWith(t => {
if (t.IsFaulted)
{
// 失败
}
else if (t.IsCompleted)
{
// 完成
}
client.Close();
});
return task2;
}
}
async和await
由TPL支持，极大的简化了异步方法的编写。
async用于标记方法，标记的方法会使用await执行异步操作。然后把整个方法合并成一个异步操作。
示例：
public static class demo14
{
// async关键字是给编译器看的，为了生产状态机
public static async Task SendAsync(IPAddress address, int port)
{
var client = new TcpClient();
try
{
// 异步连接
await client.ConnectAsync(address,port);
// 连接成功后会从这里继续开始执行
// 失败时会抛出异常并在下面的catch块中被捕捉
var bytes = Encoding.ASCII.GetBytes("Hello");
var stream = client.GetStream();
// 异步发送数据
await stream.WriteAsync(bytes,0,bytes.Length);
// 发送成功后会从这里继续开始执行
// 失败时会抛出异常并在下面的catch块中被捕捉
Console.WriteLine("发送完成");
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine(e);
}
finally
{
client.Close();
}
}
}
前面的示例异步读取字符串中的行。 读取每一行后，代码将枚举字符串中的每个单词。 调用方将使用 await foreach 语句枚举每个单词。 当需要从源字符串异步读取下一行时，该方法将等待。
取消任务在.Net和C#中运行异步代码相当简单，但是我们有时候需要取消正在进行的异步操作，这时我们可以通过CancellationToken来取消任务。
1. 可重复执行的耗时方法。示例：
Task _task = null;
CancellationTokenSource _cts = null;
private void Refresh()
{
if(this._task != null && !this._task.IsCompleted)
this._cts.Cancel();
//
this._cts = new CancellationTokenSource();
this._task = Task.Run(() => {
if(this._cts.IsCancellationRequested)
return;
//do something
}, this._cts.Token);
}
2. 生命周期结束取消未完成任务。示例：
//本地变量
Task _task = null;
CancellationTokenSource _cts = null;
//初始化时，开启倒计时任务
private void Init()
{
this._cts = new CancellationTokenSource();
this._task = Task.Run(() => {
if(this._cts.IsCancellationRequested)
return;
//do something
}, this._cts.Token)
}
//退出时，取消未完成任务
private void Exit()
{
if(this._task != null && !this._task.IsCompleted)
this._cts.Cancel();
}
参考：Microsoft C# 异步编程
