在上一章节中，为大家介绍了C#多线程（4）——任务并行库TPL，TPL是从.NetFramwork4.0后引入的基于异步操作的一组API，核心关注于任务【$Task和Task<T>$】。简化了我们异步编程的步骤，但在C#5.0时，引入了新的语言特性——$异步方法$，是一种语法糖，是TPL之上的更高级别的抽象，它遵循了基于任务的异步模式，仅仅只使用了async与await关键字，更加简化了异步编程，可以避免性能瓶颈并增强应用程序的总体响应能力。

1 异步方法

• 异步方法是用$async$关键字修饰的方法，通常方法的名称会以Async关键字结尾。官方提供了大量的异步方法。
• 方法的返回值有两种 【$Task，方法体中无return语句和Task<T>方法体中returnT$】，这个与TPL模型的任务模型是一致的，都是对异步逻辑的封装
• 异步方法通常包含至少一个 await 表达式，该表达式标记一个点，在该点上，直到等待的异步操作完成方法才能继续。
• .NET Framework 4.5 或更高版本以及 .NET Core 包含许多异步方法。 例如，System.IO.Stream 类包含 CopyToAsync、ReadAsync 和 WriteAsync 等方法，以及同步方法 CopyTo、Read 和 Write。

 public static async Task<int> GetUrlContentLengthAsync()
 {
            HttpClient client = new HttpClient();
            Task<string> getStringTask = client.GetStringAsync("https://learn.microsoft.com/dotnet");
            Console.WriteLine("GetUrlContentLengthAsync 方法中的的Independent work"); //执行不依赖于 GetStringAsync 得出的最终结果的其他工作
            string contents = await getStringTask;
            return contents.Length; //返回值被包装为Task<string>类型
}

2 async、await原理

使用ILSpy对.dll文件进行进行反编译知，async await是语法糖，底层是$状态机$的调用。async标注的方法会被反编译成一个类，会根据await的调用被切分为多个状态，
对async方法的调用会被拆分成MoveNext的调用（根据状态多次进入switch判断体）

3 异步方法与多线程的关系

$异步方法旨在成为非阻止操作，即不阻塞异步方法调用方的线程。$

await调用的等待期间，.Net会把当前的线程返回给线程池，等异步方法调用执行完成后，框架会从线程池中再取一个线程执行后续的代码（可能与前一个线程相同，也有可能是一个新的线程，这取决于CPU对线程池中线程的调度。await关键字前后可能是不一样的线程）。
线程的切换，主要取决于异步方法中的任务类型及实际CLR对线程的调度：
- $IO密集型$：大部分时间都是cpu在等IO的读写操作。如网络请求数据、访问数据库或读取和写入到文件系统
- $CPU密集型$：例如执行成本高昂【耗时长，占用大量内存空间】的计算，

$测试IO密集型任务，Main方法中关键代码块如下。$

Console.OutputEncoding = Encoding.UTF8;

            string des = "E:\\logs\\2.txt";
            //定义一个异步方法，从指定的url下载html内容后再写入到本地文件夹中。
            async Task DownloadFromUrlAsycn(string filename)
            {
                using (HttpClient client = new HttpClient())
                {

                    Console.WriteLine("下载前 ,ThreadId is {0},是否为线程池线程{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
                    //获得url的页面资源 (网络传输，属于IO密集型的任务，此时CPU空闲，为了充分的利用CPU，可能会出现CPU上下文的切换，await前后发现线程的切换)
                    string s = await client.GetStringAsync("https://learn.microsoft.com/dotnet");
                    Console.WriteLine("下载后 ,ThreadId is {0},是否为线程池线程{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);

                    Console.WriteLine("写入文件前 ,ThreadId is {0},是否为线程池线程{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
                    //写入执行资源文件
                    await File.WriteAllTextAsync(filename, s);
                    Console.WriteLine("写入文件后 ,ThreadId is {0},是否为线程池线程{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);

                }
            }

            Console.WriteLine("方法前,ThreadId is {0},是否为线程池线程{1} ", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
            await DownloadFromUrlAsycn(des);
            Console.WriteLine("方法后,ThreadId is {0},是否为线程池线程{1} ", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);

            Console.ReadKey();

运行Main方法后，得到下图结果

可以发现，切换线程主要是发生在网络传输和文件写入的前后【IO读写动作】，IO的读写是不需要使用CPU的，只需要发一个命令给硬盘即可，硬盘处理完后会再通知cpu继续处理。为了充分利用CPU在IO读写的阶段，通常会将线程返回到线程池中。该线程可以用于其他的CPU操作。

$测试CPU密集型任务，Main方法中关键代码块如下。$

     Console.OutputEncoding = Encoding.UTF8;
     Console.WriteLine("方法前线程id为{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     async Task GetStringAsync() {
                Console.WriteLine("方法中线程id为{0}",Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1)); //模拟CPU计算需要耗时
                };
     };

    await GetStringAsync();
    Console.WriteLine("方法后线程id为{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

    Console.WriteLine("");

    Task t=  Task.Run(()=>GetStringAsync()) ;
    t.Wait();
   Console.WriteLine(" Task.Run方法后线程id为{0}",    Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); 
   //对于CPU密集型的异步方法时，通常会等待一个使用 Task.Run 方法在后台线程启动的操作。

（1）当是一个CPU密集型的异步方法时，线程的切换涉及到很多资源的消耗，在这种情况下，使用新的线程去执行异步方法的逻辑并不会优于同步执行的逻辑。所以await GetStringAsync()的前后都是使用同一个线程。
（2）综上所述，根据代码的验证我们可以知道异步方法并不能等价于多线程，调用异步方法时，并不是都会通过新的线程去执行异步逻辑，在没有线程切换的状态下【通常是CPU密集型的任务】，与同步方法是一致的。为了达到异步的效果，我们可以使用Task.Run()的方法，在后台线程中执行异步操作。