C#使用任务异步编程比同步编程更慢

Question

你知道为什么同步斐波那契方法比异步/等待更快，而异步任务更快吗？

我在每个项目方法中使用异步，所以这是一个不好的方法...

代码：

        static int FibonacciSync(int number)
        {
            if (number == 0) { return 0; }
            else if (number == 1) { return 1; }
            else
            {
                var t1 = FibonacciSync(number - 1);
                var t2 = FibonacciSync(number - 2);
                return t1 + t2;
            }
        }

        async static Task<int> FibonacciAwait(int number)
        {
            if (number == 0) 
            { return 0; }
            else if (number == 1) 
            { return 1; }
            else
            {
                var task1 = FibonacciAwait(number - 1);
                var task2 = FibonacciAwait(number - 2);
                return (await task1) + (await task2);
            }
        }

        static Task<int> FibonacciAsync(int number)
        {
            if (number == 0) 
            { return Task.FromResult(0); }
            else if (number == 1) 
            { return Task.FromResult(1); }
            else
            {
                return FibonacciAsync(number - 1).ContinueWith(task1 =>
                {
                    return FibonacciAsync(number - 2).ContinueWith(task2 =>
                    {
                        return task1.Result + task2.Result;
                    });
                }).Unwrap();
            }
        }

结果:

• 同步: 00:00:00.0121900
• 等待: 00:00:00.2118170
• 异步: 00:00:02.6211660

- Mohsen Samiei

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await Task 带来了一些额外的开销：捕获上下文，将 lambda 分配给线程池，在上下文中进行切换。这是一种权衡。在您的情况下，额外的开销占优势。 - Dmitry Bychenko

异步不是关于速度，而是关于响应性。 - Daniel Mann

你是如何获取这些数字的？基准测试JIT代码是出了名的困难。此外，return t1 + t2 不适合异步操作。 - Dour High Arch

Answer 1

您知道为什么同步斐波那契方法比异步/等待方法更快，而异步任务又更快吗？

异步不是为了提高原始速度。正如您发现的那样，它总体上需要更长时间。如果使用不当（就像您所做的那样），它会使事情变得更慢，并且没有任何好处。

根本问题在于您不理解异步的用途。异步是用来管理延迟的。一旦您内化了这个事实，就会开始正确使用它。

延迟是请求计算或副作用与计算或副作用完成之间的时间差。例如，假设您正在计算一些非常耗费计算资源的东西。例如，您正在计算一个非常复杂的图形，即使您将整个核心专用于此，也需要超过30毫秒才能计算出来。您不希望用户界面在计算时停顿，因此可以将计算放到另一个线程中，将CPU专用于该线程，并等待结果。等待意味着“在我等待高延迟操作完成时找更多工作要做”。例如，假设您正在进行的操作不需要大量计算资源，但需要等待外部资源。例如，您正在调用数据库，并且需要超过30毫秒才能获取结果。在这种情况下，您不希望启动一个线程。该线程只会因为等待结果而进入休眠状态！相反，您应该使用数据库访问API的异步版本，并等待高延迟的结果。

在您的示例中，您根本没有高延迟操作，因此等待它是没有意义的。那样只会为运行时创建和管理工作队列带来很多额外工作，而您却得不到任何好处。您的工作只需要纳秒级别的时间；只有在需要毫秒或更长时间的作业时才使用异步处理。 仅在存在高延迟操作时才使用异步处理。异步处理可以提高性能，因为它可以释放一个线程，使其在等待高延迟结果出现时继续执行其他任务。如果没有高延迟结果，异步处理将只会减慢所有操作。

- Eric Lippert

Answer 2

一个好的经验法则是：仅在使用外部资源（如文件系统、数据库、http调用等）的函数中使用异步调用。

当您进行内存计算（如计算斐波那契数列）时，请同步进行，为内存计算创建单独的线程/上下文的开销太大了。

除非您有一个UI线程正在等待计算完成，否则您可以实现它异步，但请注意，您确实会有一些性能损失...

- Ben Croughs

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那么，当我在数据库层有异步方法时，我必须异步实现 API 方法吗？ - Mohsen Samiei

通常也会将其用于大型操作，例如在图像或大型数据集上进行操作，否则会使用户界面挂起。 - VoteCoffee