在C# 8之前，我们处理异步数据流的方式通常是通过使用Task<IEnumerable<T>>或Task<List<T>>等类型。然而，这些方式往往不够灵活，而且在处理大量的异步数据时可能会导致内存占用过高。幸运的是，C# 8引入了异步流（Async Streams）的概念，通过IAsyncEnumerable<T>和IAsyncEnumerator<T>接口提供了更加简洁而直观的方式来处理异步数据流。
1. IAsyncEnumerable和IAsyncEnumerator接口
IAsyncEnumerable<T>接口表示一个可以异步迭代的数据集合，而IAsyncEnumerator<T>接口则表示对该数据集合进行异步遍历的迭代器。
public interface IAsyncEnumerable<out T>
{
IAsyncEnumerator<T> GetAsyncEnumerator(CancellationToken cancellationToken = default);
}
public interface IAsyncEnumerator<out T> : IAsyncDisposable
{
T Current { get; }
Task<bool> MoveNextAsync();
}
通过IAsyncEnumerator<T>接口，我们可以逐个获取异步数据流中的元素，而不需要一次性加载所有数据到内存中。IAsyncEnumerable<T>接口则通过GetAsyncEnumerator方法返回一个IAsyncEnumerator<T>实例，用于迭代异步数据流。
2. 基本用法
使用异步流的方法很简单。首先，我们需要编写一个返回IAsyncEnumerable<T>的方法，该方法可以获取异步数据流。下面是一个简单的示例：
public async IAsyncEnumerable<int> GetNumbersAsync()
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
await Task.Delay(1000); // 模拟异步操作
yield return i;
}
}
在上面的示例中，GetNumbersAsync方法使用yield return来逐个返回数字，同时通过await Task.Delay(1000)来模拟异步操作。我们可以通过以下代码来使用这个异步数据流：
await foreach (var number in GetNumbersAsync())
{
Console.WriteLine(number);
}
上述代码使用await foreach来逐个获取异步数据流中的元素，并将其打印到控制台。关键字await foreach将会自动遍历异步数据流，等待每个元素的到来，并在遍历完成后自动关闭数据流。
3. 异步数据处理
异步流不仅适用于简单的数据遍历，还可以方便地进行各种异步数据处理。下面是一个使用异步流计算数组平均值的示例：
public async Task<double> CalculateAverageAsync(IAsyncEnumerable<int> numbers)
{
int sum = 0;
int count = 0;
await foreach (var number in numbers)
{
sum += number;
count++;
}
return (double)sum / count;
}
上述示例中，我们定义了一个CalculateAverageAsync方法，接受一个IAsyncEnumerable<int>类型的参数，并使用await foreach来遍历异步数组并计算总和和元素个数，最后返回平均值。
我们可以像这样使用CalculateAverageAsync方法来计算异步数据流的平均值：
var numbers = GetNumbersAsync();
double average = await CalculateAverageAsync(numbers);
Console.WriteLine(average);
在这个例子中，我们首先获取一个异步数据流numbers，然后将其传递给CalculateAverageAsync方法进行计算，并将结果打印到控制台。
4. 异常处理
使用异步流时，我们也能够方便地处理可能发生的异常。可以在IAsyncEnumerator<T>接口的MoveNextAsync方法中抛出异常，然后在await foreach代码块中使用try-catch来处理异常。
以下是一个抛出异常的示例：
public async IAsyncEnumerable<int> GetNumbersAsync()
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
if (i == 5)
{
throw new Exception("Something went wrong");
}
await Task.Delay(1000); // 模拟异步操作
yield return i;
}
}
在上面的示例中，我们在数字为5的位置抛出了一个异常。下面是如何处理这个异常：
try
{
await foreach (var number in GetNumbersAsync())
{
Console.WriteLine(number);
}
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"An error occurred: {ex.Message}");
}
在这个例子中，我们使用try-catch来捕获异常并打印错误消息。
5. 总结
通过使用异步流（Async Streams），我们可以在处理异步数据流时编写更简洁、更直观的代码。使用IAsyncEnumerable<T>和IAsyncEnumerator<T>接口，可以逐个获取异步数据流中的元素，同时避免加载整个数据集合到内存中。异步流还可以用于各种异步数据处理，同时还简化了异常处理的过程。我们应该积极探索和应用这一特性，以提高我们的异步编程效率和代码质量。
本文来自极简博客，作者：梦想实践者，转载请注明原文链接：C#中的异步流：使用IAsyncEnumerable和IAsyncEnumerator简化异步数据处理
