Последовательное и параллельное выполнение. Task.WhenAll и Task.WhenAny

Асинхронный метод может содержать множество выражений await. Когда система встречает в блоке кода оператор await, то выполнение в асинхронном методе останавливается, пока не завершится асинхронная задача. После завершения задачи управление переходит к следующему оператору await и так далее. Это позволяет вызывать асинхронные задачи последовательно в определенном порядке. Например:

await PrintAsync("Hello C#");
await PrintAsync("Hello World");
await PrintAsync("Hello METANIT.COM");

async Task PrintAsync(string message)
{
    await Task.Delay(2000);     // имитация продолжительной операции
    Console.WriteLine(message);
}

Консольный вывод данной программы:

Hello C#
Hello World
Hello METANIT.COM

То есть мы видим, что вызовы PrintAsync выполняются последовательно в том порядке, в котором они определены в коде. Каждая задача выполняется как минимум 2 секунды, соответственно общее время выполнения трех задач будет как минимум 6 секунд. И в данном случае вывод строго детерминирован.

Нередко такая последовательность бывает необходима, если одна задача зависит от результатов другой.

Однако это не всегда необходимо. В подобном случае мы можем сразу запустить все задачи параллельно и применить оператор await там, где необходимо гарантировать завершение выполнения задачи, например, в самом конце программы.

// определяем и запускаем задачи
var task1 = PrintAsync("Hello C#");
var task2 = PrintAsync("Hello World");
var task3 = PrintAsync("Hello METANIT.COM");

// ожидаем завершения задач
await task1;
await task2;
await task3;

async Task PrintAsync(string message)
{
    await Task.Delay(2000);     // имитация продолжительной операции
    Console.WriteLine(message);
}

В этом случае все задачи запускаются и выполняются параллельно, соответственно общее время выполнения будет меньше 6 секунд, а консольный вывод программы недетерминирован. Например, он может быть следующим:

Hello METANIT.COM
Hello C#
Hello World

Однако .NET позволяет упростить отслеживание выполнения набора задач с помощью метода Task.WhenAll. Этот метод принимает набор асинхронных задач и ожидает завершения всех этих задач. Этот метод является аналогом статического метода Task.WaitAll(), однако предназначен непосредственно для асинхронных методов и позволяет применять оператор await:

// определяем и запускаем задачи
var task1 = PrintAsync("Hello C#");
var task2 = PrintAsync("Hello World");
var task3 = PrintAsync("Hello METANIT.COM");

// ожидаем завершения всех задач
await Task.WhenAll(task1, task2, task3);

async Task PrintAsync(string message)
{
    await Task.Delay(2000);     // имитация продолжительной операции
    Console.WriteLine(message);
}

Вначале запускаются три задачи. Затем Task.WhenAll создает новую задачу, которая будет автоматически выполнена после выполнения всех предоставленных задач, то есть задач task1, task2, task3. А с помощью оператора await ожидаем ее завершения.

Если нам надо дождаться, когда будет выполнена хотя бы одна задача из некоторого набора задач, то можно применять метод Task.WhenAny(). Это аналог метода Task.WaitAny() - он завершает выполнение, когда завершается хотя бы одна задача. Но для ожидания выполнения к Task.WhenAny() применяется оператор await:

// определяем и запускаем задачи
var task1 = PrintAsync("Hello C#");
var task2 = PrintAsync("Hello World");
var task3 = PrintAsync("Hello METANIT.COM");

// ожидаем завершения хотя бы одной задачи
await Task.WhenAny(task1, task2, task3);

async Task PrintAsync(string message)
{   
    await Task.Delay(new Random().Next(1000, 2000));     // имитация продолжительной операции
    Console.WriteLine(message);
}

Получение результата

Задачи, передаваемые в Task.WhenAll и Task.WhenAny, могут возвращать некоторое значение. В этом случае из методов Task.WhenAll и Task.WhenAny можно получить массив, который будет содержать результаты задач:

// определяем и запускаем задачи
var task1 = SquareAsync(4);
var task2 = SquareAsync(5);
var task3 = SquareAsync(6);

// ожидаем завершения всех задач
int[] results = await Task.WhenAll(task1, task2, task3);
// получаем результаты:
foreach (int result in results)
    Console.WriteLine(result);

async Task<int> SquareAsync(int n)
{
    await Task.Delay(1000);
    return n * n;
}

В данном случае метод Square возвращает число int - квадрат передаваемого в метод числа. И переменная results будет содержать результат вызова Task.WhenAll - по сути результаты всех трех запущенных задач. Поскольку все передаваемые в Task.WhenAll задачи возвращают int, то соответственно результат Task.WhenAll будет представлять массив значений int.

Также после завершения задачи ее результат можно получить стандартным образом через свойство Result:

// определяем и запускаем задачи
var task1 = SquareAsync(4);
var task2 = SquareAsync(5);
var task3 = SquareAsync(6);

await Task.WhenAll(task1, task2, task3);
// получаем результат задачи task2
Console.WriteLine($"task2 result: {task2.Result}"); // task2 result: 25

async Task<int> SquareAsync(int n)
{
    await Task.Delay(1000);
    return n * n;
}