ASP.NET异步改造代码性能不升反降？
ASP.NET 异步改造本意是提升性能，尤其是提高并发处理能力，避免线程阻塞，让服务器资源得到更有效的利用。然而，不少开发者在实施异步改造后，却发现性能不升反降，甚至出现响应时间变长、CPU占用率异常等问题。这背后往往隐藏着一些常见的误区和技术细节的处理不当。
核心原因剖析：并非所有操作都适合异步，以及异步的“代价”
首先，我们要明白，异步的本质是“不等待”。当一个操作（比如数据库查询、HTTP请求）需要花费一定时间时，我们不再让当前线程傻傻地等待结果返回，而是将这个耗时操作交给后台处理，当前线程可以去处理其他请求。当后台操作完成后，再通过回调或 `await` 机制通知主线程。
但是，异步并非银弹，它也存在“代价”：
1. 上下文切换的开销： 异步操作在后台执行，完成后需要将结果传递给主线程。这个传递过程涉及线程间的通信和调度，虽然比阻塞等待高效，但仍有其固有的开销。如果你的异步操作非常短，或者你频繁地进行微小的异步操作，这种上下文切换的开销累积起来，反而可能超过了阻塞等待的性能损失。
2. 异步的“链式”效应： 一旦你开始使用 `async` 和 `await`，往往需要将整个调用链都变成异步。如果你在某个地方引入了异步，但其调用者仍然是同步的，那么在异步操作完成后，你需要一种方式来“同步等待”这个异步结果，这可能会导致新的阻塞点，或者引入复杂的同步/异步混用逻辑，反而增加了复杂性和潜在问题。
3. 同步操作的误用： 最常见的问题之一是在本应异步的代码中，却错误地使用了同步方法。例如，你写了一个 `async` 方法，但方法内部却调用了一个同步的数据库访问方法，而这个同步方法又阻塞了线程。这时，`async` 和 `await` 只是披着异步的外衣，本质上还是同步的，甚至因为多了异步调度的步骤而更慢。
4. 线程池的过度消耗（尤其是在早期 .NET 版本或不当使用时）： 早期版本的 ASP.NET 在线程管理上存在一些限制。虽然 `async/await` 的设计初衷是解放线程，但如果线程池中的线程被大量用于等待I/O完成，而不是真正执行计算密集型任务，并且没有及时释放，可能会导致线程池枯竭。虽然现代 .NET 在这方面有很大改进，但如果异步操作被不当处理，理论上仍可能影响线程池的健康。
5. 锁和同步机制的滥用： 在异步代码中，如果你不注意，可能会在并发场景下不小心引入锁（如 `lock` 关键字）。在异步操作完成后，如果需要回到主线程访问共享资源，而该资源又被 `lock` 保护，那么等待锁的过程也会导致线程阻塞，从而抵消异步的优势。
6. 框架本身的开销： ASP.NET Core 框架在处理异步请求时，本身也有一套内部的机制来管理异步操作、回调、调度等。虽然这是为了提供异步能力，但对于非常简单的请求，这个框架的调度开销本身就可能比直接处理一个同步请求要高。
具体场景分析，为什么会“反降”：
CPU密集型操作的“异步化”： 如果你把一个计算密集型的操作（比如复杂的数学计算、大量数据的处理）变成了异步，但它实际上并没有进行I/O等待，只是让它在一个后台线程执行。一旦这个计算密集型操作本身就非常耗时，并且你没有为它创建更多的后台线程来并行处理，那么它只是换了一个线程执行，并不能真正提升并发吞吐量，反而可能因为调度开销而显得更慢。
I/O操作很少的简单请求： 想象一个API，它只是从内存中读取一个配置值，或者进行一个非常快速的内存查找。如果把这种操作也变成异步，你会写 `async Task`，内部可能直接返回一个 `Task.FromResult(value)`。虽然这样写是正确的异步风格，但对于这种几乎没有I/O等待的操作，引入 `async/await` 的调度和状态机生成，其开销就可能超过了直接返回同步结果。
不完整的异步链： 你有一个 `async` 方法 `MethodA`，它调用了 `async` 方法 `MethodB`。如果 `MethodA` 的调用者是同步的，并且 `MethodA` 在 `await MethodB()` 之后，又执行了一些同步操作，或者为了获取 `MethodB` 的结果而调用了 `.Result` 或 `.Wait()`，那么这个“同步等待”的动作就可能造成死锁（在ASP.NET Core中相对不容易死锁，但在ASP.NET MVC等旧框架中更常见），或者至少是线程阻塞，抵消了异步的优势。
第三方库的同步调用： 即使你自己的代码都使用了 `async/await`，但如果你调用的某个第三方库（比如某个ORM、某个HTTP客户端的旧版本，或者某个处理文件I/O的库）仍然是同步的，那么当你的异步代码调用这些同步方法时，线程就会被阻塞。
如何避免“反降”：
1. 精准判断，并非所有请求都需异步： 异步最适合的是 I/O 密集型操作，特别是网络请求、数据库访问、文件读写等。对于 CPU 密集型操作，如果不是需要并行化（通过 `Parallel.For` 或 `Task.Run` 配合），单纯的 `async/await` 可能作用不大。
2. 确保异步链的完整性： 一旦开始使用 `async`，就尽量让调用栈上的所有相关方法也变成 `async`。避免在异步方法中不必要地调用 `.Result` 或 `.Wait()`。
3. 谨慎处理同步阻塞 API： 如果你必须调用同步 API，尽量将其包装在 `Task.Run` 中，将同步操作放到线程池的后台线程执行，从而不阻塞 ASP.NET 的请求处理线程。
4. 性能测试与监控： 在进行异步改造后，一定要进行充分的性能测试，包括压力测试，并使用 Application Insights、New Relic 等工具监控应用的响应时间、吞吐量、CPU占用率、线程池使用情况等。通过实际数据来评估改造的效果。
5. 理解 `ConfigureAwait(false)` 的作用： 在类库代码中，尤其是在不关心继续执行上下文（如 UI 线程或 ASP.NET 请求上下文）的情况下，使用 `ConfigureAwait(false)` 可以避免不必要的上下文捕获和恢复，减少性能开销，并避免潜在的死锁。但在 ASP.NET Core 的 MVC/API 控制器方法中，通常不需要 `ConfigureAwait(false)`，因为你通常需要在请求上下文中继续执行。
6. 审视中间件和框架配置： 检查你的 ASP.NET Core 应用中的中间件配置，以及可能影响线程池大小、请求处理方式的框架设置。
总而言之，ASP.NET 异步改造性能不升反降，通常是由于对异步的理解不够深入，未能正确识别适合异步的场景，或者在实现过程中引入了新的阻塞点或过度的开销。这就像一把双刃剑，用对了能提升效率，用错了则可能适得其反。细致的分析、正确的实践以及持续的性能监控是成功实现异步优化的关键。
核心原因剖析：并非所有操作都适合异步，以及异步的“代价”
首先，我们要明白，异步的本质是“不等待”。当一个操作（比如数据库查询、HTTP请求）需要花费一定时间时，我们不再让当前线程傻傻地等待结果返回，而是将这个耗时操作交给后台处理，当前线程可以去处理其他请求。当后台操作完成后，再通过回调或 `await` 机制通知主线程。
但是，异步并非银弹，它也存在“代价”：
1. 上下文切换的开销： 异步操作在后台执行，完成后需要将结果传递给主线程。这个传递过程涉及线程间的通信和调度，虽然比阻塞等待高效，但仍有其固有的开销。如果你的异步操作非常短，或者你频繁地进行微小的异步操作，这种上下文切换的开销累积起来，反而可能超过了阻塞等待的性能损失。
2. 异步的“链式”效应： 一旦你开始使用 `async` 和 `await`，往往需要将整个调用链都变成异步。如果你在某个地方引入了异步，但其调用者仍然是同步的，那么在异步操作完成后，你需要一种方式来“同步等待”这个异步结果，这可能会导致新的阻塞点，或者引入复杂的同步/异步混用逻辑，反而增加了复杂性和潜在问题。
3. 同步操作的误用： 最常见的问题之一是在本应异步的代码中，却错误地使用了同步方法。例如，你写了一个 `async` 方法，但方法内部却调用了一个同步的数据库访问方法，而这个同步方法又阻塞了线程。这时，`async` 和 `await` 只是披着异步的外衣，本质上还是同步的，甚至因为多了异步调度的步骤而更慢。
4. 线程池的过度消耗（尤其是在早期 .NET 版本或不当使用时）： 早期版本的 ASP.NET 在线程管理上存在一些限制。虽然 `async/await` 的设计初衷是解放线程，但如果线程池中的线程被大量用于等待I/O完成，而不是真正执行计算密集型任务，并且没有及时释放，可能会导致线程池枯竭。虽然现代 .NET 在这方面有很大改进，但如果异步操作被不当处理，理论上仍可能影响线程池的健康。
5. 锁和同步机制的滥用： 在异步代码中，如果你不注意，可能会在并发场景下不小心引入锁（如 `lock` 关键字）。在异步操作完成后，如果需要回到主线程访问共享资源，而该资源又被 `lock` 保护，那么等待锁的过程也会导致线程阻塞，从而抵消异步的优势。
6. 框架本身的开销： ASP.NET Core 框架在处理异步请求时，本身也有一套内部的机制来管理异步操作、回调、调度等。虽然这是为了提供异步能力，但对于非常简单的请求，这个框架的调度开销本身就可能比直接处理一个同步请求要高。
具体场景分析，为什么会“反降”：
CPU密集型操作的“异步化”： 如果你把一个计算密集型的操作（比如复杂的数学计算、大量数据的处理）变成了异步，但它实际上并没有进行I/O等待，只是让它在一个后台线程执行。一旦这个计算密集型操作本身就非常耗时，并且你没有为它创建更多的后台线程来并行处理，那么它只是换了一个线程执行，并不能真正提升并发吞吐量，反而可能因为调度开销而显得更慢。
I/O操作很少的简单请求： 想象一个API，它只是从内存中读取一个配置值，或者进行一个非常快速的内存查找。如果把这种操作也变成异步，你会写 `async Task
不完整的异步链： 你有一个 `async` 方法 `MethodA`，它调用了 `async` 方法 `MethodB`。如果 `MethodA` 的调用者是同步的，并且 `MethodA` 在 `await MethodB()` 之后，又执行了一些同步操作，或者为了获取 `MethodB` 的结果而调用了 `.Result` 或 `.Wait()`，那么这个“同步等待”的动作就可能造成死锁（在ASP.NET Core中相对不容易死锁，但在ASP.NET MVC等旧框架中更常见），或者至少是线程阻塞，抵消了异步的优势。
第三方库的同步调用： 即使你自己的代码都使用了 `async/await`，但如果你调用的某个第三方库（比如某个ORM、某个HTTP客户端的旧版本，或者某个处理文件I/O的库）仍然是同步的，那么当你的异步代码调用这些同步方法时，线程就会被阻塞。
如何避免“反降”：
1. 精准判断，并非所有请求都需异步： 异步最适合的是 I/O 密集型操作，特别是网络请求、数据库访问、文件读写等。对于 CPU 密集型操作，如果不是需要并行化（通过 `Parallel.For` 或 `Task.Run` 配合），单纯的 `async/await` 可能作用不大。
2. 确保异步链的完整性： 一旦开始使用 `async`，就尽量让调用栈上的所有相关方法也变成 `async`。避免在异步方法中不必要地调用 `.Result` 或 `.Wait()`。
3. 谨慎处理同步阻塞 API： 如果你必须调用同步 API，尽量将其包装在 `Task.Run` 中，将同步操作放到线程池的后台线程执行，从而不阻塞 ASP.NET 的请求处理线程。
4. 性能测试与监控： 在进行异步改造后，一定要进行充分的性能测试，包括压力测试，并使用 Application Insights、New Relic 等工具监控应用的响应时间、吞吐量、CPU占用率、线程池使用情况等。通过实际数据来评估改造的效果。
5. 理解 `ConfigureAwait(false)` 的作用： 在类库代码中，尤其是在不关心继续执行上下文（如 UI 线程或 ASP.NET 请求上下文）的情况下，使用 `ConfigureAwait(false)` 可以避免不必要的上下文捕获和恢复，减少性能开销，并避免潜在的死锁。但在 ASP.NET Core 的 MVC/API 控制器方法中，通常不需要 `ConfigureAwait(false)`，因为你通常需要在请求上下文中继续执行。
6. 审视中间件和框架配置： 检查你的 ASP.NET Core 应用中的中间件配置，以及可能影响线程池大小、请求处理方式的框架设置。
总而言之，ASP.NET 异步改造性能不升反降，通常是由于对异步的理解不够深入，未能正确识别适合异步的场景，或者在实现过程中引入了新的阻塞点或过度的开销。这就像一把双刃剑，用对了能提升效率，用错了则可能适得其反。细致的分析、正确的实践以及持续的性能监控是成功实现异步优化的关键。
网友意见
IO阻塞不可能导致CPU成为瓶颈哈，你的判断逻辑是怎样的？
异步提升性能是建立在并发数大的前提下的，异步提升性能原理是释放线程资源换取高并发。你CPU成为了瓶颈说明性能瓶颈根本不在IO方面，即使改成异步也不能提升并发度和吞吐量。CPU爆了不是应该去Profiling看热函数么？
总而言之，CPU占用率过高不能推断出IO阻塞的，这种逻辑到底是如何得出来的？
IO阻塞的表现是系统资源占用低，吞吐量低，TCP连接多，Profiling热函数集中在IO调用方面。
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