Погружение в асинхронные операции на C#

Программист Миша решил применить свои навыки для создания чего-то по-настоящему уникального. Он решил собрать электронную табличку, которая могла бы отображать текст. Для этого он использовал платформу Arduino и написал код, используя небольшой скрипт на языке C#. Миша запустил код и стал ждать результата. А как Вы думаете, что выведет код?

Тем временем программа завершила свою работу. Однако, к удивлению Миши, на табличке ничего не появилось. Миша был озадачен и начал размышлять, где могла быть ошибка.

Он перечитал свой код и, наконец, обнаружил упущенный момент - забыл добавить оператор await.

Проблема заключалась в том, что программа не ждала завершения метода PrintTextAsync, что привело к неправильному выполнению программы без вывода текста на табличку.

Чтобы исправить эту проблему, Миша внес необходимые изменения в код. Миша добавил оператор await перед вызовом метода PrintTextAsync, чтобы дождаться завершения операции вывода на табличку.

Затем он запустил код еще раз и, к его великому удивлению, табличка наконец-то ожила! На ней появилась надпись "66bit".

А зачем ждать результат?

Ждать результат необходимо, если используются асинхронные операции.

Асинхронность - это подход, который позволяет эффективно использовать ресурсы и управлять выполнением кода в асинхронной среде, не блокируя поток выполнения.

Синхронность же напротив блокирует поток выполнения до тех пор, пока не выполнит всё. Асинхронный код позволяет выполнять длительные операции, такие как сетевые запросы или операции ввода-вывода, параллельно с другими задачами, что повышает отзывчивость приложения и его производительность. Например, при организации вечеринки можно применить асинхронный подход для эффективного распределения задач среди гостей. В синхронном подходе все задачи выполняются последовательно.

Вы начинаете с планирования программы мероприятий, затем делегируете задачу по уборке дома одному гостю, следующую задачу по приготовлению еды - другому гостю, затем проведение различных игр и развлечений, и, наконец, обслуживание гостей. Такой подход может быть неэффективным, особенно если одна задача занимает больше времени, а остальные гости простаивают, ожидая ее завершения.

В отличие от этого, асинхронный подход позволяет каждой задаче выполняться параллельно или асинхронно без блокировки остальных задач. Например, пока один гость занимается уборкой, вы можете делегировать другим гостям задачу по приготовлению еды, а еще одному - подготовить игры и развлечения. Эти задачи могут выполняться одновременно, без необходимости ждать их завершения.

Таким образом, асинхронное программирование позволяет более эффективно использовать ресурсы (время, труд и навыки каждого гостя) и сделать мероприятия более динамичными за счет параллельности действий гостей.

В языке программирования C# для написания асинхронного кода используются ключевые слова async и await.

Что такое async? А await?

Async и await - это ключевые слова в C#, которые позволяют упростить написание и понимание асинхронного кода. Они позволяют разделить асинхронный код на логические блоки, что делает его более понятным и поддерживаемым.

Async - это модификатор метода, который указывает, что метод содержит асинхронный код. Он позволяет использовать await оператор.

Await - это оператор, который используется внутри асинхронных методов для ожидания завершения асинхронных операций. Когда код достигает оператора await, выполнение метода приостанавливается, и управление возвращается вызывающему коду, пока операция не завершится.

Есть несколько правил, которые нужно соблюдать при работе с асинхронными методами:

• Метод, содержащий await, должен быть помечен модификатором async.
• Метод, содержащий await, должен возвращать Task или Task<T>, чтобы сигнализировать о завершении асинхронной операции.
• Оператор await может использоваться только внутри асинхронного метода.
• Асинхронные методы могут быть вызваны с использованием await для ожидания их выполнения, или могут быть запущены и выполняться параллельно.

Преимущества, недостатки и кейсы применения

Рассмотрим преимущества асинхронного программирования подробнее:

1. Улучшение отзывчивости: асинхронное программирование позволяет избежать блокировки потока и улучшить отзывчивость.
2. Улучшение производительности: когда одна операция блокируется, другие операции могут параллельно выполняться, что приводит к улучшению производительности.
3. Эффективное использование ресурсов: можно выполнять другие операции или задачи во время ожидания завершения асинхронной операции.

Несмотря на преимущества асинхронного программирования, есть и некоторые недостатки, которые тоже стоит рассмотреть подробнее:

1. Сложность написания: асинхронный код может быть сложнее в написании, чтении и отладке, особенно для начинающих разработчиков.
2. Усложнение кода: асинхронные методы требуют использования оберток, обработки исключений, управления жизненным циклом задач и синхронизации доступа к общим ресурсам.
3. Задержки: при выполнении асинхронных операций выделяются дополнительные ресурсы для ожидания завершения и управления потоками выполнения.

В то же время есть кейсы, когда без асинхронного программирования просто не обойтись:

1. Операции ввода-вывода и работа с сетью: взаимодействие с внешними системами или сетевыми ресурсами (например, сетевые запросы, чтение/запись файлов).
2. Реактивное программирование: обработка событий в реальном времени, стримы данных, реактивные запросы.
3. Веб-приложения: обработка большого количество запросов без блокировки потока выполнения.

Важно понимать, что async и await - это мощные инструменты, но также требуют глубокого понимания и правильного использования. Не все задачи нужно асинхронизировать, и некорректное использование асинхронности может привести к ухудшению производительности или ошибкам в коде.