四、C#高级特性（异步编程与Task）

在C#中，异步编程和Task是两个非常重要的高级特性，它们可以帮助你编写更高效、更可伸缩的代码。下面是对这两个特性的详细介绍：

异步编程

异步编程允许你编写看起来像同步代码的代码，但实际上它是非阻塞的，可以继续执行其他任务而不必等待某个操作完成。这在处理I/O操作（如网络请求、文件读写等）时特别有用，因为这些操作通常需要等待很长时间。

C#提供了async和await关键字来支持异步编程。

async 关键字

在方法前使用async关键字标记该方法为异步。这意味着该方法可能会在执行期间挂起，让出控制权，以便其他代码可以运行。

public async Task MyAsyncMethod()
{
    // 异步操作
}

await 关键字

在方法内部，你可以使用await关键字来等待一个异步操作完成。这会暂停当前方法的执行，直到异步操作完成。

public async Task MyAsyncMethod()
{
    await Task.Delay(1000); // 等待1秒
    // 异步操作完成后继续执行这里
}

使用await时，你通常会看到一个返回Task或Task<T>的异步方法。例如，.NET内置的HttpClient类的GetAsync方法返回一个Task<HttpResponseMessage>。

public async Task MyWebRequestMethod()
{
    HttpClient client = new HttpClient();
    HttpResponseMessage response = await client.GetAsync("http://example.com");
    // 处理响应...
}

Task 类型

在C#中，Task类型表示一个异步操作。它是.NET Framework 4.0引入的，用于简化异步编程模型。你可以使用Task.Run来执行一个同步方法作为异步任务，或者使用其他异步方法（如上面提到的HttpClient.GetAsync）。

创建和等待任务

你可以使用Task.Run来创建一个新的任务并立即开始执行它。然后可以使用Task.Wait或await来等待任务完成。

Task<int> task = Task.Run(() => SomeSynchronousMethod()); // 创建并立即开始任务
task.Wait(); // 等待任务完成（同步阻塞）
// 或者使用 await 关键字等待任务完成（异步非阻塞）
int result = await task; // 等待任务完成并获取结果（如果Task<T>返回了一个值）

Task状态和异常处理

你可以检查任务的Status属性来确定它的状态（如：NotStarted、Running、WaitingForChildrenToComplete、RanToCompletion、Canceled、Faulted）。你也可以使用Exception属性来获取和处理任务可能抛出的异常。

try
{
    await task; // 等待任务完成并捕获异常（如果任务失败）
}
catch (AggregateException ae) // 处理任务可能抛出的异常（当 await 表达式中存在多个 Task 时）或特定的异常类型。
{
    foreach (var innerException in ae.InnerExceptions)
    {
        // 处理异常...
    }
}
catch (Exception ex) // 处理特定类型的异常...
{
    // 处理异常...
}

异步方法的返回值

对于返回特定类型的异步方法，如上面提到的HttpClient.GetAsync，你通常会看到一个Task<T>的返回类型，其中T是返回的数据类型。这是因为异步方法需要返回一个Task对象来表示操作正在进行，而不仅仅是等待操作完成。当操作完成时，返回的Task对象将包含结果数据。

异常处理

在异步编程中，异常处理是一个重要的方面。由于异步操作可能会在任何时候完成或抛出异常，因此在编写异步代码时，你需要确保正确处理所有可能的异常情况。

使用try-catch块来捕获和处理异常是一个常见的做法。与同步代码不同，当使用await关键字时，异常会被自动捕获，并且可以在catch块中处理。

任务调度器（Task Scheduler）

任务调度器是决定如何以及何时运行任务的部分。C#中默认的任务调度器是TaskScheduler.Default，它是基于线程池的。这意味着当你使用Task.Run来创建并运行一个任务时，该任务会在一个线程池线程上执行。

除了默认的线程池调度器外，还有其他的任务调度器可供选择，如TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext或自定义的调度器。选择适当的任务调度器取决于你的应用程序的具体需求。

结论

C#的异步编程和Task类型提供了强大的工具，可以帮助你编写更高效、更可伸缩的代码。通过合理地使用这些特性，你可以减少线程阻塞和提高应用程序的性能。