C# 「async」「await」キーワードを使って非同期処理を実装する方法

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2024年9月1日

C#でプログラムを作成していると、時間のかかる処理（ファイルの読み書きやネットワーク通信など）を扱うことがあります。このような処理をプログラムのメイン処理と同時に実行する「非同期処理」は、アプリケーションの応答性を向上させる重要な技術です。C# 5.0から導入された「async」と「await」キーワードを使用すると、非同期処理を簡単に実装できます。

この記事では、「async」と「await」キーワードの基本的な使い方から、実践的な例まで詳しく解説します。

「async」と「await」の基本

「async」キーワードは、メソッドが非同期処理を含むことを示します。「await」キーワードは、非同期処理の完了を待つために使用します。

以下は、基本的な使用例です：

using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static async Task Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("非同期処理を開始します。");
        await DoSomethingAsync();
        Console.WriteLine("非同期処理が完了しました。");
    }

    static async Task DoSomethingAsync()
    {
        await Task.Delay(2000); // 2秒間待機
        Console.WriteLine("非同期処理の内容");
    }
}

このプログラムでは、Mainメソッドをasyncとして定義し、DoSomethingAsyncメソッドをawaitキーワードで呼び出しています。DoSomethingAsyncメソッド内では、Task.Delayを使用して2秒間の待機を模值しています。

非同期処理の利点

非同期処理を使用すると、時間のかかる処理をバックグラウンドで実行しながら、メインの処理を継続できます。これにより、ユーザーインターフェースの応答性が向上し、全体的なパフォーマンスが改善されます。

例えば、ファイルのダウンロードを非同期で行う例を見てみましょう：

using System;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static async Task Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("ファイルのダウンロードを開始します。");
        await DownloadFileAsync("https://example.com/largefile.zip");
        Console.WriteLine("ダウンロードが完了しました。");
    }

    static async Task DownloadFileAsync(string url)
    {
        using (var client = new HttpClient())
        {
            Console.WriteLine("ダウンロード中...");
            string content = await client.GetStringAsync(url);
            Console.WriteLine($"ダウンロードしたファイルのサイズ: {content.Length} バイト");
        }
    }
}

この例では、DownloadFileAsyncメソッド内でHttpClientを使用してファイルをダウンロードしています。awaitキーワードを使用することで、ダウンロードが完了するまでプログラムが一時停止され、完了後に処理が再開されます。

複数の非同期処理の扱い

複数の非同期処理を同時に実行したい場合は、Task.WhenAllメソッドを使用します：

using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static async Task Main(string[] args)
    {
        Task task1 = DoTaskAsync("タスク1", 2000);
        Task task2 = DoTaskAsync("タスク2", 1000);
        Task task3 = DoTaskAsync("タスク3", 3000);

        await Task.WhenAll(task1, task2, task3);
        
        Console.WriteLine("すべてのタスクが完了しました。");
    }

    static async Task DoTaskAsync(string taskName, int delay)
    {
        await Task.Delay(delay);
        Console.WriteLine($"{taskName} が完了しました。");
    }
}

この例では、3つの非同期タスクを同時に開始し、Task.WhenAllを使用してすべてのタスクの完了を待っています。

非同期処理のエラーハンドリング

非同期処理でも、通常の同期処理と同様にtry-catchブロックを使用してエラーをハンドリングできます：

using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static async Task Main(string[] args)
    {
        try
        {
            await DoSomethingRiskyAsync();
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine($"エラーが発生しました: {ex.Message}");
        }
    }

    static async Task DoSomethingRiskyAsync()
    {
        await Task.Delay(1000);
        throw new Exception("何か問題が発生しました");
    }
}

この例では、DoSomethingRiskyAsyncメソッド内で例外をスローしていますが、Mainメソッド内のtry-catchブロックでキャッチされます。