C# 5.0 推出async和await，最早是.NET Framework 4.5引入，可以在Visual Studio 2012使用。在此之前的異步編程實現難度較高，async使異步編程的實現變得簡便。
各平臺對async的支持情況
| 平臺 | async |
|---|---|
| .NET 4.5及以上 | ✓ |
| .NET 4.0 | NuGet |
| Mono iOS/Droid | ✓ |
| Windows Store | ✓ |
| Windows Phone Apps 8.1 | ✓ |
| Windows Phone SL 8.0 | ✓ |
| Windows Phone SL 7.1 | NuGet |
| Silverlight 5 | NuGet |
在不支持的平臺，安裝NuGet包 Microsoft.Bcl.Async
使用
async修飾符可將方法、lambda 表達式或匿名方法指定爲異步。
async 對方法做了什麼處理
從使用async修飾符修飾的方法的IL代碼可以得出一個結論：
- 在Debug下，針對async方法，生成的是一個class狀態機
- 在Release下，針對async方法，生成的是一個struct狀態機
舉例：
C#代碼如下
using System.Threading.Tasks;
namespace ConsoleApp3
{
public class Test
{
public async Task TestAsync()
{
await GetAsync();
}
public async Task GetAsync()
{
await Task.Delay(1);
}
}
}以TestAsync方法爲準
Release下 初始化狀態機V_0 ，類型是值類型Struct(valuetype)，類型名稱爲<TestAsync>d__0
.locals init (
[0] valuetype ConsoleApp3.Test/'<TestAsync>d__0' V_0,
[1] valuetype [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder V_1
)
<TestAsync>d__0 繼承值類型[mscorlib]System.ValueType
.class nested private sealed auto ansi beforefieldinit
'<TestAsync>d__0'
extends [mscorlib]System.ValueType
implements [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.IAsyncStateMachineDebug 下 初始化狀態機V_0 ，類型是引用類型Class(class) ，類型名稱爲<TestAsync>d__0
.locals init (
[0] class ConsoleApp3.Test/'<TestAsync>d__0' V_0,
[1] valuetype [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder V_1
)<TestAsync>d__0 繼承引用類型[mscorlib]System.Object
.class nested private sealed auto ansi beforefieldinit
'<TestAsync>d__0'
extends [mscorlib]System.Object
implements [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.IAsyncStateMachine異步方法的定義和注意事項
使用
async關鍵字定義的異步方法簡稱爲“異步方法”。
注意事項：
- 如果
async關鍵字修改的方法不包含await表達式或語句，則該方法將同步執行。 編譯器警告將通知你不包含await語句的任何異步方法，因爲該情況可能表示存在錯誤。 請參閱編譯器警告（等級 1）CS4014。 async關鍵字是上下文關鍵字，原因在於只有當它修飾方法、lambda 表達式或匿名方法時，它纔是關鍵字。 在所有其他上下文中，都會將其解釋爲標識符。- 不要用
void作爲async方法的返回類型！async方法可以返回void，但是這僅限於編寫事件處理程序。一個普通的async方法如果沒有返回值，要返回Task，而不是void。 - 一定要避免使用
Task.Wait或Task<T>.Result方法，因爲它們會導致死鎖。如果使用了async，最好就一直使用它。 - 異步方法的參數不能使用
out，ref。out或ref返回的數據應借用Task<TResult>返回，可以使用元組或自定義數據結構。
異步方法的特徵
- 方法簽名包含
async修飾符。 - 按照約定，異步方法的名稱以“Async”後綴結尾。
- 返回類型爲下列類型之一：
- 如果你的方法有操作數爲
TResult類型的返回語句，則爲Task<TResult>。 - 如果你的方法沒有返回語句或具有沒有操作數的返回語句，則爲
Task。 void：如果要編寫異步事件處理程序。- 包含
GetAwaiter方法的其他任何類型（自 C# 7.0 起）。
- 如果你的方法有操作數爲
- 方法通常包含至少一個 await 表達式，該表達式標記一個點，在該點上，直到等待的異步操作完成方法才能繼續。 同時，將方法掛起，並且控制返回到方法的調用方。
關於async和await具體的執行流程，方法何時掛起和釋放，請參考異步程序中的控制流 (C#)
異步返回類型
上面提到 void 作爲返回結果，適用於事件處理程序。
舉例：
using System;
using System.Threading.Tasks;
namespace ConsoleApp3
{
public class TestVoidAsync
{
private event EventHandler<EventArgs> DoTest;
public TestVoidAsync()
{
DoTest += DoTestEvent;
}
private static async void DoTestEvent(object sender, EventArgs e)
{
await Task.Delay(1000);
}
protected virtual void OnDoTest()
{
DoTest?.Invoke(this, EventArgs.Empty);
}
}
}
void 作爲返回結果存在一個弊端：無法捕獲異常。
返回 void 的異步方法的調用方無法捕獲從該方法引發的異常，且此類未經處理的異常可能會導致應用程序故障。 如果返回
Task或Task<TResult>的異步方法中出現異常，此異常將存儲於返回的任務中，並在等待該任務時再次引發。
通用的異步返回類型：
從 C# 7.0 開始，異步方法可返回任何具有可訪問的 GetAwaiter 方法的類型。
ValueTask<TResult>：
Task 和 Task<TResult> 是引用類型，因此，性能關鍵路徑中的內存分配會對性能產生負面影響，尤其當分配出現在緊湊循環中時。 支持通用返回類型意味着可返回輕量值類型（而不是引用類型），從而避免額外的內存分配。
使用ValueTask<TResult>，需要添加NuGet包 System.Threading.Tasks.Extensions。
ValueTask<TResult> 是struct值類型，Task 和 Task<TResult> 是class引用類型
異步操作的生命週期
Task 類提供了異步操作的生命週期，且該週期由 TaskStatus 枚舉表示。
| 狀態 | 執行順序 | 備註 |
|---|---|---|
| Created | 0 | 該任務已初始化，但尚未安排。 |
| WaitingForActivation | 1 | 該任務正在等待被.NET Framework infrastructure 內部激活和調度。 |
| WaitingToRun | 2 | 該任務已安排執行但尚未開始執行。 |
| Running | 3 | 任務正在運行但尚未完成。 |
| WaitingForChildrenToComplete | 4 | 任務已完成執行，並隱式等待附加的子任務完成。 |
| RanToCompletion | 5 | 任務已成功完成執行。 |
| Canceled | 6 | 引發 OperationCanceledException 異常，或者在任務開始執行之前取消 |
| Faulted | 7 | 由於未處理的異常，任務已完成。 |
Canceled 和 Faulted狀態都會因爲任務異常導致轉換爲該狀態。二者的區別如下：
如果標記的 IsCancellationRequested 屬性返回 false，或者異常的標記與任務的標記不匹配，則會將 OperationCanceledException 按照普通的異常來處理，從而導致任務轉換爲 Faulted 狀態。 另外還要注意，其他異常的存在將也會導致任務轉換爲 Faulted 狀態。 您可以在 Status 屬性中獲取已完成任務的狀態。
參考文章：