理解c# 程式非同步async 跟await

隨著軟體開發的進步,以及硬體效能不斷增加,非同步程式設計是現代程式開發很重要的技術。在c# 主要以async 與await 二個關鍵字,讓非同步更直觀與容易管理。

非同步程式設計是允許程式在等待其他非阻塞任務操作完成時,能繼續執行其他任務的一個技術。能提高系統的回應性以及性能,尤其在處理高併發請求或者是耗時間的操作上。

async關鍵字

這個關鍵字主要用宣告這個方法是非同步的,但它不會去啟動一個新的執行緒,而是告訴compiler該下來的方法會有await的關鍵字,compiler需要為這個方法支持非同步的操作。

而async主要是宣告方法,而且只能回傳Task、Task<TResult>、void一起使用,但不建議void。

await關鍵字

awiat 是用來等待非同步操作完成用的關鍵字,只能在有宣告asyncASYNC的方法內部,compliler遇到await ,會將方法中其他部門註冊為等待任務延續,然後立既返回user。


using System;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
static async Task Main(string[] args) // Main也可以非同步的
{
try
{
string content = await DownloadContentAsync(“https://example.com”);
Console.WriteLine(content.Substring(0, 100));
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($”An error occurred: {ex.Message}”);
}
}

static async Task DownloadContentAsync(string url)
{
using (HttpClient client = new HttpClient())
{
HttpResponseMessage response = await client.GetAsync(url); // 透過非同步取得
response.EnsureSuccessStatusCode(); // 確定回應碼是是正確
return await response.Content.ReadAsStringAsync(); // 透過非同步取得回傳內容作回應
}
}
}

上面的例子中,透過await 關鍵字 donwloadcontentasync 的方法,不會阻塞主執行緒,而是允許程式在等網路回應時繼續執行其他任務

非同步的異常處理

在處理非同步的異常,可以用try catch 來await 。而非同步方法在拋出異常時,會封裝在回傳的Task 裡。

注意的事

避免在非同步用.Result 跟 wait() 會導致死結與效能問題

非同步方法會盡可能快速回傳,避免在非同步的方法裡執行需長時間運行的同步程式,會造成執行緖阻塞。
確實處理非同步中會發生的異常,避免程式崩潰與資料損毀

聊架構 – 大型網站設計中多人上線指標Transactions Per Second(TPS)定義

大型網站的架構設計中,主要都是以同一時間系統能處理大量網頁請求或處理任務的能力當標準值。假設說,五月天的演唱會訂票系統瞬間會有大量搶票、支付,或是系統同時會有幾十萬客戶上線,這種有機會讓系統癱瘓掉的都屬於「高併發」。
而高併發衡量的指標主要是以”Transactions Per Second(TPS)”就是每秒處理交易數量,就如同剛才說的五月天演唱會搶票,以2024年6月統計7-11有12000家同時有人搶票,就算是高併發的一個場景。
一般而言TPS 落在1000-5000 屬於具有一定程度的併發,而5000以上就算高併發,像50000以上就屬於超大型網站會遇到的超高併發了。
要支撐這樣的場景,需要採用許多高併發的技術方案。
一、分散式架構
將系統的負載分散到多個伺服器的節點,提高擴展與可靠性。例如:增加伺服器的數量

二、微服務架構

把系統從單體拆分成相互獨立的服務,系統各自有自己的業務功能,彼此間透過RPC HTTP 做通訊。而每個微服務可以根據流量/負載做水平擴增。微服務的好處還可以獨立部署或擴增,減少耦合。

三、Cche機制

透過減少直接連接資料庫來提高回應速度,降低伺服器與資料庫的壓力。而用最多的莫過於使用redis 集群方式來擴展性能。把會頻繁查詢的資料,像商品、會員等放在記憶體中,提高併發量。

四、Load Balance 負載平衡

把客戶端的請求分配到不同伺服器,避免單一台伺服器過載,例如像nginx、HAProxy、F5等技術。而負載平衡有三種主要的策略來做分配

  • 輪詢:依順序把請求配到每一台伺服器
  • 權重:根據伺服器效能設定不同權重,能者多勞(不是過勞喔)的意思
  • IP Hash:透過請求的IP來分配,把同一個IP分配到同一台,這樣可以讓Session保持

五、流量的削峰

這是常用到的方式,避免瞬間大量沖垮服務過載。常用的方法是透過佇列的排隊來處理,比方說放到MQ這種訊息佇列來做承受大流量。

六、限流

透過限制請求的速率,主要有Token Bucket、Leaky bucket或計數器三種演算法

可參考:[Architecture] 架構設計 – 限流策略 Rate Limiting Strategies

七、熔斷

當某服務故障、過慢,熔斷機制可臨時中斷請求,避免影響

八、降級

關閉一些非核心的服務,降低系統壓力。

C# 進階概念釐清


一、瞭解IEnumerable 以及 ICollection
不允許資料被修改操作用前者,後者可以

二、要寫低耦合可測試的程式,使用DI
透過依賴注入可以簡單管理class間的依賴關係
三、參數使用ref 與out 的差別
ref 傳給方法的參數要先初始化,方法可修改值;out不需初始,但一定要回傳值
四、透過async await 來提高程式的效能
async允許非同步執行;await透過不阻塞主thread來update ui
五、錯誤處理機制
一般使用try catch 。全局時可以透過app.UseExceptionHandler統一處理

六、appsettings.json 搭配環境來劃分

七、task與thread
thread單執行緒;taskTA是非同步的抽象,與async/await一起服用