Come utilizzare la programmazione asincrona in C#

Introduzione

La programmazione asincrona viene spesso utilizzata nei progetto web per evitare colli di bottiglia e migliorare l’usabilità dell’applicazione in generale.

Spesso però tale tipo di programmazione risulta più complessa di quella tradizionale sincrona, pertanto risulta più difficile sia il debug che la gestione effettiva.

Con .NET 4.5 è stato introdotto un approccio semplificato alla programmazione asincrona, in modo che sia il compilatore a fare quello che prima faceva il programmatore.

Le parole chiave della programmazione asincrona in C# .NET sono async e await. Tramite queste due parole chiave, è possibile utilizzare le risorse di .NET Framework o di Windows Runtime per creare un metodo asincrono con la stessa facilità con cui è possibile creare un metodo sincrono.

Caratteristiche di un metodo asincrono

Di seguito indichiamo un esempio di un metodo asincrono (come da documentazione), indicandone successivamente la caratteristiche.

// Tre cose da notare nella firma del metodo
// - Presenza del modificatore asyn
// - The return type is Task or Task<T>, in questo caso Task<int>
// - Il nome del metodo termina con "Async"
async Task<int> AccessTheWebAsync()
{ 
  // GetStringAsync ritorna un Task<string>. Questo significa che quando il processo sarà terminato, avrò una stringa
  Task<string> getStringTask = new HttpClient().GetStringAsync("http://msdn.microsoft.com");

  // Parallelamente al processo di reperimento della stringa getStringTask, posso eseguire dell'altro
  DoOtherIndependentWork();

  // L'operatore await ferma l'esecuzione del metodo fino a che non ho ottenuto la string getStringTask.
  // Mentre il metodo "aspetta£, il controllo del codice passa al chiamante di AccessTheWebAsync e ritorna qui quando la stringa getStringTask è arrivata correttamente
  string urlContents = await getStringTask;

  // Una volta ottenuta la stringa, posso fornirne la sua lunghezza, come se fosse un normale metodo sincrono
  return urlContents.Length;
}

Spesso non ho alcuna operazione che intercorre tra la chiamata di GetStringAsync e il suo completamento, posso quindi semplificare il codice chiamando l’istruzione singola seguente e rimanendo in attesa.

string urlContents = await client.GetStringAsync();

Le seguenti caratteristiche riepilogano gli aspetti che rendono l’esempio precedente un metodo asincrono.

• La firma del metodo include un modificatore async;
• Il nome di un metodo asincrono termina per convenzione con un suffisso “Async”;
• Il tipo di valore restituito è uno dei seguenti:
  • Task<TResult> se nel metodo è presente un’istruzione return in cui l’operando è di tipo TResult.
  • Task se nel metodo non è presente un’istruzione return oppure è presente un’istruzione return senza l’operando.
  • Void se si sta scrivendo un gestore eventi asincrono.
• Il metodo include in genere almeno un’espressione await, che contrassegna un punto in cui il metodo non può continuare fino a quando l’operazione asincrona attesa non sia completata. Nel frattempo, il metodo viene sospeso e il controllo ritorna al chiamante del metodo.

Thread

I metodi asincroni vengono considerati operazioni non bloccanti. Un’espressione await in un metodo asincrono non blocca il thread corrente quando l’attività attesa è in esecuzione. Al contrario, l’espressione registra il resto del metodo come continuazione e restituisce il controllo al chiamante del metodo asincrono.

La classe Task

La classe Task rappresenta una singola operazione che non restituisce un valore e che in genere viene eseguita in modo asincrono.

Un’istanza della classe Task può essere creata in molti modi; l’approccio più comune consiste nel chiamare il metodo statico Run, che consiste nell’avviare un’attività utilizzando i valori predefiniti senza parametri addizionali.

Valori di ritorno

Come indicato sopra un metodo async può ritornare Task, Task e void; di seguito indico le differenze tra i tre.

Task<T>

Caratterizza un metodo async che può essere aspettato e che, quando il task è completo, fornisce una variabile di tipo T.

Task

Caratterizza un metodo async che può essere aspettato e che, quando il task è completo, è schedulata una continuazione del task.

Viene utilizzato quando non ho un valore di ritorno ma il chiamante vuole avere la possibilità di aspettare che il Task sia completo.

void

Un metodo async che ritorna void non può essere aspettato, in quanto è un metodo di tipo “fire and forget”. Questo metodo funziona sì in maniera asincrona, ma non ho alcun modo di sapere quando ha finito.

Tipicamente un metodo asyn void viene utilizzato quando voglio creare un gestore di eventi asincrono: quando l’evento viene catturato, l’handler corrispettivo viene lanciato, ma nessuno sta aspettando il Task ottenuto dal gestore di eventi in quanto questo tipicamente non ne ritorna alcuno.

Tipicamente un metodo asincrono void è il “top-level” di un’operazione asincrona, nel senso che i metodi Task spesso sono chiamati da un metodo async void.