学懂C#异步编程：深入详解 C# 异步方法中的 Task.WhenAll、Task.WhenAny、await、Wait、WaitAll、WaitAny 等用法及其区别和需要注意的坑

C# 异步编程是.NET中非常强大的特性之一，它能够提高应用程序的响应能力，特别是在进行IO密集型操作时。今天我们将深入了解几个关键的异步方法及其使用场景，包括 Task.WhenAll、Task.WhenAny、await、Wait、WaitAll、WaitAny 等，以及它们之间的区别和注意事项。

一、基本概念

在 C# 中，Task 是表示异步操作的类，async 和 await 关键字用于简化异步代码的编写。异步方法的调用不会阻塞调用线程，因此可以处理其他任务。

二、常用方法详解

1. await

await 用于异步方法中，它会在调用的异步操作完成之前不会继续执行后面的代码。以下是一个简单的示例：

public async Task<string> GetDataAsync()
{
    // 模拟一个耗时的操作
    await Task.Delay(2000); 
    return "数据加载完成";
}

public async Task Run()
{
    string result = await GetDataAsync();
    Console.WriteLine(result);
}

// 调用 Run 方法
await Run();

在这个示例中，await 关键字使 Run 方法在调用 GetDataAsync 方法时不会被阻塞。

2. Task.WhenAll

Task.WhenAll 接受多个 Task 类型的参数，并在所有任务完成后返回一个表示所有任务的 Task。它适合当需要同时运行多个异步操作，并等待所有操作完成时使用。

public async Task RunAllTasks()
{
    Task task1 = Task.Delay(2000);
    Task task2 = Task.Delay(3000);

    await Task.WhenAll(task1, task2);
    Console.WriteLine("所有任务完成");
}

// 调用 RunAllTasks 方法
await RunAllTasks();

在这个例子中，RunAllTasks 方法等待 task1 和 task2 都完成，然后输出信息。

3. Task.WhenAny

Task.WhenAny 返回一个 Task，一旦任意一个传入的任务完成，就会返回该任务。这在需要处理多个异步操作，但只关心第一个完成的场景时非常有用。

public async Task RunAnyTask()
{
    Task task1 = Task.Delay(2000);
    Task task2 = Task.Delay(3000);

    Task completedTask = await Task.WhenAny(task1, task2);
    Console.WriteLine("第一个完成的任务");
}

// 调用 RunAnyTask 方法
await RunAnyTask();

这个方法对于处理多个操作时更具灵活性。

三、同步等待方法的用法

除了异步方法，C# 还提供了多种方式来同步等待任务的完成，比如 Wait、WaitAll、WaitAny。

1. Wait

Wait 方法用于等待特定任务完成，但会阻塞调用线程。这在需要确保某个任务在继续执行前完成时可以使用。

public void RunWithWait()
{
    Task task = Task.Delay(2000);
    task.Wait(); // 阻塞直到 task 完成
    Console.WriteLine("任务完成");
}

2. WaitAll

WaitAll 方法用于等待多个任务完成，但会阻塞调用线程。

public void RunWithWaitAll()
{
    Task task1 = Task.Delay(2000);
    Task task2 = Task.Delay(3000);
    Task.WaitAll(task1, task2); // 等待所有任务完成
    Console.WriteLine("所有任务都完成了");
}

3. WaitAny

WaitAny 和 Wait 类似，适用于等待任意任务完成，但会阻塞调用线程。

public void RunWithWaitAny()
{
    Task task1 = Task.Delay(2000);
    Task task2 = Task.Delay(3000);
    int index = Task.WaitAny(task1, task2); // 阻塞直到任意任务完成
    Console.WriteLine($"第一个完成的任务是: {index}");
}

四、注意事项

1. 异步编程的优先级：在UI应用程序中，尽量使用 await 进行异步等待，避免使用 Wait 和 Result，以防发生死锁。

2. 异常处理：在异步方法中，要注意任务的异常。如果一个 Task 失败，而你之前没有等待它，异常会被封装在 AggregateException 中。

3. 使用上下文：如果在UI上下文中使用 await，注意上下文的捕获。如果不希望捕获上下文，可以使用 ConfigureAwait(false)。

通过以上介绍，希望能帮助你更深入理解 C# 异步编程的核心概念及其常用方法，提升你的开发效率。