# 目次

1. はじめに
2. 非同期処理の基本概念
   - 2-1. 同期処理と非同期処理の違い
   - 2-2. 非同期処理が必要な理由
3. C#における非同期プログラミング
   - 3-1. async/awaitの基本概要
   - 3-2. タスク タスク(TPL)の紹介
4. async/awaitキーワードの使い方
   - 4-1. 定義方法
   - 4-2. 実装例
5. 非同期メソッドの設計
   - 5-1. 戻り値の型の選択(Task, Task<T>, void)
   - 5-2. エラーハンドリング
6. よくある非同期コードのパターン
   - 6-1. 並列実行
   - 6-2. 順次実行
   - 6-3. タスクのキャンセル
   - 6-4. 例外処理
7. async/awaitのベストプラクティス
   - 7-1. デッドロックを避ける
   - 7-2. UIスレッドの操作
   - 7-3. パフォーマンスの最適化
8. 非同期ストリーム
   - 8-1. 非同期ストリームの概要
   - 8-2. 実装例
9. まとめ

## 1. はじめに

C#の非同期プログラミングは、アプリケーションの応答性を向上させ、スケールすることを可能にする強力な技術です。特に`async`と`await`のパターンは、非同期操作を直感的に、かつ効率的に組み込むことを可能にします。本記事では、このパターンの基本から応用までを徹底的に解説します。

## 2. 非同期処理の基本概念

### 2-1. 同期処理と非同期処理の違い

同期処理は、プログラムが一連の作業を順番に実行し、前の作業が完了するまで次の作業を開始しない方法です。一方で非同期処理は、待機時間を最小限にすることでプログラムの並行性を向上させる方式です。

### 2-2. 非同期処理が必要な理由

- **応答性の向上**: ユーザーインターフェース(UI)をブロックせず、スムーズな操作を保証します。
- **リソースの効率使用**: 入出力操作やネットワーク通信など、リソース待ちを効率的に処理できます。

## 3. C#における非同期プログラミング

### 3-1. async/awaitの基本概要

`async`/`await`はC#の4.5以降で導入された機能で、非同期プログラミングをシンプルかつ明快にする手法です。`await`は非同期メソッド内で、非同期操作が完了するまで呼び出しを待機させるという意味合いを持ちます。

### 3-2. タスク(TPL)の紹介

C#のTask Parallel Library(TPL)は、非同期動作をスケーラブルに実行するために設計されています。`Task`と`Task<T>`のオブジェクトを通じて非同期操作を表情します。

## 4. async/awaitキーワードの使い方

### 4-1. 定義方法

非同期メソッドは`async`修飾子を使用して宣言します。非同期メソッドは一般的に`Task`または`Task<T>`を返します。

### 4-2. 実装例

![img](/mosaic-code.jpg)

## 5. 非同期メソッドの設計

### 5-1. 戻り値の型の選択(Task, Task<T>, void)

- **Task**: 何も返さない非同期メソッド
- **Task<T>**: 戻り値がある非同期メソッド
- **void**: イベントハンドラとして使用する場合に限って使用

### 5-2. エラーハンドリング

非同期メソッド内の例外は、`Task`に包まれる形で呼び出し元に伝播します。try-catchブロックを用いて処理します。

## 6. よくある非同期コードのパターン

### 6-1. 並列実行

![img](/mosaic-code.jpg)

### 6-2. 順次実行

![img](/mosaic-code.jpg)

### 6-3. タスクのキャンセル

`CancellationToken`を利用して非同期操作をキャンセルすることができます。

![img](/mosaic-code.jpg)

### 6-4. 例外処理

try-catchを用いて非同期操作の例外を処理します。

## 7. async/awaitのベストプラクティス

### 7-1. デッドロックを避ける

UIスレッドで`.Result`や`.Wait()`を呼び出すことは避けましょう。それによりデッドロックが発生します。

### 7-2. UIスレッドの操作

非同期タスクの完了後にUIを更新する場合、`ConfigureAwait(false)`を使用してコンテキストの切り替えを避けることができます。

### 7-3. パフォーマンスの最適化

可能な限りI/Oバウンド操作に非同期処理を適用することで、全体のパフォーマンスを向上させます。

## 8. 非同期ストリーム

### 8-1. 非同期ストリームの概要

C# 8.0では、新たに非同期ストリームの機能が追加されました。非同期列挙`IAsyncEnumerable<T>`を用いてデータのストリームを処理できます。

### 8-2. 実装例

![img](/mosaic-code.jpg)

## 9. まとめ

C#の`async`/`await`パターンは、非同期動作をシンプルかつ表現力豊かにするための強力な機能です。非同期処理を理解し活用することで、アプリケーションのパフォーマンスと応答性を向上させることができます。本記事で学んだ内容を活かして、効率的な非同期コードを実装してください。

異なるコンテキストや複数のプラットフォームでの利用方法に関しても触れ、より深い理解が得られるようにしたいと考えています。C#での非同期プログラミングは学ぶ価値があり、実践でその真価を体感してみてください。 [cv:issue_marketplace_engineer]

# 目次

1. はじめに
2. 非同期処理の基本概念
   - 2-1. 同期処理と非同期処理の違い
   - 2-2. 非同期処理が必要な理由
3. C#における非同期プログラミング
   - 3-1. async/awaitの基本概要
   - 3-2. タスク タスク(TPL)の紹介
4. async/awaitキーワードの使い方
   - 4-1. 定義方法
   - 4-2. 実装例
5. 非同期メソッドの設計
   - 5-1. 戻り値の型の選択(Task, Task<T>, void)
   - 5-2. エラーハンドリング
6. よくある非同期コードのパターン
   - 6-1. 並列実行
   - 6-2. 順次実行
   - 6-3. タスクのキャンセル
   - 6-4. 例外処理
7. async/awaitのベストプラクティス
   - 7-1. デッドロックを避ける
   - 7-2. UIスレッドの操作
   - 7-3. パフォーマンスの最適化
8. 非同期ストリーム
   - 8-1. 非同期ストリームの概要
   - 8-2. 実装例
9. まとめ

## 1. はじめに

C#の非同期プログラミングは、アプリケーションの応答性を向上させ、スケールすることを可能にする強力な技術です。特に`async`と`await`のパターンは、非同期操作を直感的に、かつ効率的に組み込むことを可能にします。本記事では、このパターンの基本から応用までを徹底的に解説します。

## 2. 非同期処理の基本概念

### 2-1. 同期処理と非同期処理の違い

同期処理は、プログラムが一連の作業を順番に実行し、前の作業が完了するまで次の作業を開始しない方法です。一方で非同期処理は、待機時間を最小限にすることでプログラムの並行性を向上させる方式です。

### 2-2. 非同期処理が必要な理由

- **応答性の向上**: ユーザーインターフェース(UI)をブロックせず、スムーズな操作を保証します。
- **リソースの効率使用**: 入出力操作やネットワーク通信など、リソース待ちを効率的に処理できます。

## 3. C#における非同期プログラミング

### 3-1. async/awaitの基本概要

`async`/`await`はC#の4.5以降で導入された機能で、非同期プログラミングをシンプルかつ明快にする手法です。`await`は非同期メソッド内で、非同期操作が完了するまで呼び出しを待機させるという意味合いを持ちます。

### 3-2. タスク(TPL)の紹介

C#のTask Parallel Library(TPL)は、非同期動作をスケーラブルに実行するために設計されています。`Task`と`Task<T>`のオブジェクトを通じて非同期操作を表情します。

## 4. async/awaitキーワードの使い方

### 4-1. 定義方法

非同期メソッドは`async`修飾子を使用して宣言します。非同期メソッドは一般的に`Task`または`Task<T>`を返します。

### 4-2. 実装例

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

public class AsyncExample
{
    public async Task<string> FetchDataAsync(string url)
    {
        using (HttpClient client = new HttpClient())
        {
            HttpResponseMessage response = await client.GetAsync(url);
            response.EnsureSuccessStatusCode();
            return await response.Content.ReadAsStringAsync();
        }
    }
}
```

## 5. 非同期メソッドの設計

### 5-1. 戻り値の型の選択(Task, Task<T>, void)

- **Task**: 何も返さない非同期メソッド
- **Task<T>**: 戻り値がある非同期メソッド
- **void**: イベントハンドラとして使用する場合に限って使用

### 5-2. エラーハンドリング

非同期メソッド内の例外は、`Task`に包まれる形で呼び出し元に伝播します。try-catchブロックを用いて処理します。

## 6. よくある非同期コードのパターン

### 6-1. 並列実行

```csharp
public async Task ParallelExecutionAsync()
{
    Task task1 = Task1Async();
    Task task2 = Task2Async();
    await Task.WhenAll(task1, task2);
}
```

### 6-2. 順次実行

```csharp
public async Task SequentialExecutionAsync()
{
    await Task1Async();
    await Task2Async();
}
```

### 6-3. タスクのキャンセル

`CancellationToken`を利用して非同期操作をキャンセルすることができます。

```csharp
public async Task CancelableMethodAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
    using (HttpClient client = new HttpClient())
    {
        HttpResponseMessage response = await client.GetAsync("url", cancellationToken);
        response.EnsureSuccessStatusCode();
    }
}
```

### 6-4. 例外処理

try-catchを用いて非同期操作の例外を処理します。

## 7. async/awaitのベストプラクティス

### 7-1. デッドロックを避ける

UIスレッドで`.Result`や`.Wait()`を呼び出すことは避けましょう。それによりデッドロックが発生します。

### 7-2. UIスレッドの操作

非同期タスクの完了後にUIを更新する場合、`ConfigureAwait(false)`を使用してコンテキストの切り替えを避けることができます。

### 7-3. パフォーマンスの最適化

可能な限りI/Oバウンド操作に非同期処理を適用することで、全体のパフォーマンスを向上させます。

## 8. 非同期ストリーム

### 8-1. 非同期ストリームの概要

C# 8.0では、新たに非同期ストリームの機能が追加されました。非同期列挙`IAsyncEnumerable<T>`を用いてデータのストリームを処理できます。

### 8-2. 実装例

```csharp
public async IAsyncEnumerable<int> GenerateSequence()
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        await Task.Delay(100); // Simulate async work
        yield return i;
    }
}
```

## 9. まとめ

C#の`async`/`await`パターンは、非同期動作をシンプルかつ表現力豊かにするための強力な機能です。非同期処理を理解し活用することで、アプリケーションのパフォーマンスと応答性を向上させることができます。本記事で学んだ内容を活かして、効率的な非同期コードを実装してください。

異なるコンテキストや複数のプラットフォームでの利用方法に関しても触れ、より深い理解が得られるようにしたいと考えています。C#での非同期プログラミングは学ぶ価値があり、実践でその真価を体感してみてください。 

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