Comment utiliser la programmation asynchrone pour améliorer les performances en C#

Comment utiliser la programmation asynchrone en C# pour améliorer les performances

Introduction :
Dans le développement de logiciels modernes, les performances sont un facteur très critique. L'amélioration des performances des applications contribue à améliorer l'expérience utilisateur tout en réduisant l'utilisation des ressources et en améliorant l'évolutivité du système. En C#, l’utilisation de la programmation asynchrone est un moyen courant d’améliorer les performances. Cet article explique comment utiliser la programmation asynchrone en C# pour améliorer les performances et fournit des exemples de code spécifiques.

1. Pourquoi utiliser la programmation asynchrone

Dans la programmation synchrone traditionnelle, lorsque le programme effectue une opération fastidieuse, le thread principal sera bloqué, ce qui empêchera l'interface utilisateur de répondre. Cette situation est particulièrement évidente dans les scénarios à forte concurrence qui traitent un grand nombre de requêtes utilisateur. La programmation asynchrone améliore les performances et la vitesse de réponse du programme en plaçant les opérations fastidieuses dans un thread séparé afin que le thread principal puisse continuer à effectuer d'autres tâches.

2. Utiliser des méthodes asynchrones pour les opérations d'E/S

La programmation asynchrone en C# est principalement implémentée via des méthodes asynchrones. Les méthodes asynchrones peuvent être utilisées pour effectuer des opérations d'E/S, des opérations gourmandes en CPU, etc. Ensuite, nous prenons les opérations d'E/S comme exemple pour présenter comment utiliser des méthodes asynchrones pour améliorer les performances.

1. Utiliser les mots-clés Task et async/await

C# 5.0 introduit les mots-clés Task et async/await, facilitant l'écriture de code asynchrone. Voici un exemple d'utilisation d'une méthode asynchrone pour lire un fichier :

public async Task<string> ReadFileAsync(string filePath)
{
    using (StreamReader reader = new StreamReader(filePath))
    {
        return await reader.ReadToEndAsync();
    }
}

Dans le code ci-dessus, la méthode modifiée avec le mot-clé async peut utiliser le mot-clé wait pour attendre la fin d'une opération asynchrone. La tâche représente le résultat d’une opération asynchrone. Grâce à la méthode asynchrone, lorsque la méthode ReadFileAsync est appelée, le thread principal ne sera pas bloqué et pourra continuer à effectuer d'autres tâches.

2. Exécuter plusieurs opérations asynchrones en parallèle

Lors du traitement de plusieurs opérations d'E/S, utilisez des méthodes asynchrones pour exécuter ces opérations simultanément afin d'améliorer les performances. Voici un exemple d'utilisation d'une méthode asynchrone pour lire plusieurs fichiers en parallèle :

public async Task<string[]> ReadMultipleFilesAsync(string[] filePaths)
{
    List<Task<string>> tasks = new List<Task<string>>();

    foreach (var filePath in filePaths)
    {
        tasks.Add(ReadFileAsync(filePath));
    }

    return await Task.WhenAll(tasks);
}

Dans le code ci-dessus, la méthode Task.WhenAll est utilisée pour combiner plusieurs opérations asynchrones en une seule tâche, puis le mot-clé wait est utilisé pour attendre toutes les tâches à accomplir. Cela permet d'effectuer plusieurs opérations d'E/S en parallèle, améliorant ainsi les performances.

3. Utilisez des méthodes asynchrones pour l'accès à la base de données

Les méthodes asynchrones conviennent non seulement aux opérations d'E/S, mais peuvent également être utilisées pour l'accès à la base de données et dans d'autres situations. Voici un exemple d'utilisation d'une méthode asynchrone pour effectuer une requête de base de données :

public async Task<List<User>> GetUsersAsync()
{
    using (var dbContext = new MyDbContext())
    {
        return await dbContext.Users.ToListAsync();
    }
}

Dans le code ci-dessus, la méthode d'extension Entity Framework ToListAsync est utilisée pour effectuer une opération de requête de base de données asynchrone. Grâce à des méthodes asynchrones, les opérations de base de données peuvent être effectuées sans bloquer le thread principal, améliorant ainsi les performances du programme et la vitesse de réponse.

4. Utilisez des pools de threads pour les opérations gourmandes en CPU

La programmation asynchrone convient non seulement aux opérations d'E/S, mais peut également être utilisée pour les opérations gourmandes en CPU, telles que le traitement d'images, le calcul de données, etc. Dans ce cas, vous pouvez utiliser un pool de threads pour effectuer des opérations asynchrones afin d'éviter de bloquer le thread principal.

Ce qui suit est un exemple d'utilisation du pool de threads pour effectuer des tâches gourmandes en calculs :

public async Task<int> CalculateAsync(int x, int y)
{
    return await Task.Run(() => Calculate(x, y));
}

private int Calculate(int x, int y)
{
    // 执行复杂的计算操作
    return x + y;
}

Dans le code ci-dessus, utilisez la méthode Task.Run pour placer la méthode Calculate dans le pool de threads pour l'exécution, puis utilisez l'attente mot-clé pour attendre les résultats du calcul. Grâce à des méthodes asynchrones et à des pools de threads, la puissance de calcul des processeurs multicœurs peut être utilisée efficacement pour améliorer les performances.

Conclusion : 
L'utilisation de la programmation asynchrone peut améliorer les performances des applications C#, permettant au thread principal de continuer à effectuer d'autres tâches et d'éviter le blocage. Grâce aux méthodes asynchrones et au mot-clé wait, vous pouvez simplifier l'écriture de code pour la programmation asynchrone. Dans des scénarios tels que le traitement des opérations d'E/S, l'accès aux bases de données et les opérations gourmandes en CPU, l'utilisation de la programmation asynchrone peut améliorer efficacement les performances et la vitesse de réponse des applications.

Matériel de référence :

1. Microsoft Docs. Programmation asynchrone en C# https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/async-in-owned
2. Cai Xiaozhi Programmation avancée C#. . https://www.cnblogs.com/caism/archive/2012/11/26/2781158.html

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