Wie man asynchrone und Multithreading-Verfahren für QR-Code-Operationen in C# verwendet

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Das Scannen von QR-Codes mit nur einem Thread blockiert den aufrufenden Thread für die Dauer jedes Bilddekodierungsvorgangs.

In einem WPF-Button-Handler friert dies die Benutzeroberfläche ein, bis die Dekodierung abgeschlossen ist. Bei der Verarbeitung von Hunderten von Bildern in einem Batch-Job bleiben CPU-Kerne ungenutzt, anstatt parallel zu arbeiten. Die ReadAsync-Methode von IronQR lagert einzelne Lesevorgänge an eine abwartbare Aufgabe aus, und die Standard-Read-Methode arbeitet mit Parallel.ForEach und Task.WhenAll für den Batch-Durchsatz.

Dieser Leitfaden zeigt, wie man QR-Codes asynchron verarbeitet, Batch-Lesevorgänge auf die CPU-Kerne verteilt und beide Vorgehensweisen für Pipelines mit hohem Datenvolumen kombiniert.

Schnellstart: QR-Codes asynchron verarbeiten

Laden Sie ein Bild und warten Sie auf die Dekodierungsergebnisse, ohne den aufrufenden Thread zu blockieren.

  1. Installieren Sie IronQR mit NuGet Package Manager

    PM > Install-Package IronQR
  2. Kopieren Sie diesen Codeausschnitt und führen Sie ihn aus.

    using IronQr;
    using IronSoftware.Drawing;
    
    var input = new QrImageInput(AnyBitmap.FromFile("ticket.png"));
    IEnumerable<QrResult> results = await new QrReader().ReadAsync(input);
    Console.WriteLine(results.First().Value);
  3. Bereitstellen zum Testen in Ihrer Live-Umgebung

    Beginnen Sie noch heute, IronQR in Ihrem Projekt zu verwenden, mit einer kostenlosen Testversion

    arrow pointer

Asynchrones Lesen von QR-Codes

ReadAsync gibt eine abwartbare Aufgabe zurück, wodurch sie mit WPF/MAUI-Ereignisbehandlungsroutinen, ASP.NET-Controller-Aktionen oder beliebigen asynchronen Methoden kompatibel ist. Die Eingabe muss aus einer Bildbitmap erstellt werden; eine Überladung mit Dateipfaden ist nicht möglich.

Die Schreibseite ist synchron und verfügt über keine asynchronen Varianten. Um eine Blockierung des Threads während der Datei-E/A zu vermeiden, umschließen Sie den Speichervorgang mit File.WriteAllBytesAsync() unter Verwendung der aus der Bitmap exportierten Rohbytes.

Eingabe

Ein QR-Code-Event-Badge wurde gescannt und neu generiert, um das asynchrone Lese- und Schreibmuster zu demonstrieren.

QR-Code-Codierung (https://ironsoftware.com/event-badge) als asynchrone Leseeingabe verwendet
:path=/static-assets/qr/content-code-examples/how-to/async-and-multithreading/async-read-write.cs
using IronQr;
using IronQr.Enum;
using IronSoftware.Drawing;

// --- Async read: non-blocking QR decode ---
var inputBmp = AnyBitmap.FromFile("event-badge.png");
var imageInput = new QrImageInput(inputBmp, QrScanMode.OnlyDetectionModel);

var reader = new QrReader();
IEnumerable<QrResult> results = await reader.ReadAsync(imageInput);

foreach (QrResult result in results)
{
    Console.WriteLine($"[{result.QrType}] {result.Value}");
}

// --- Async-wrapped save: QrWriter.Write() and QrCode.Save() are synchronous ---
QrCode qrCode = QrWriter.Write("https://ironsoftware.com");
AnyBitmap qrImage = qrCode.Save();

// Save the bitmap bytes asynchronously (not an IronQR API — standard .NET async I/O)
byte[] pngBytes = qrImage.ExportBytes();
await File.WriteAllBytesAsync("output-qr.png", pngBytes);
Imports IronQr
Imports IronQr.Enum
Imports IronSoftware.Drawing
Imports System.IO

' --- Async read: non-blocking QR decode ---
Dim inputBmp = AnyBitmap.FromFile("event-badge.png")
Dim imageInput = New QrImageInput(inputBmp, QrScanMode.OnlyDetectionModel)

Dim reader = New QrReader()
Dim results As IEnumerable(Of QrResult) = Await reader.ReadAsync(imageInput)

For Each result As QrResult In results
    Console.WriteLine($"[{result.QrType}] {result.Value}")
Next

' --- Async-wrapped save: QrWriter.Write() and QrCode.Save() are synchronous ---
Dim qrCode As QrCode = QrWriter.Write("https://ironsoftware.com")
Dim qrImage As AnyBitmap = qrCode.Save()

' Save the bitmap bytes asynchronously (not an IronQR API — standard .NET async I/O)
Dim pngBytes As Byte() = qrImage.ExportBytes()
Await File.WriteAllBytesAsync("output-qr.png", pngBytes)
$vbLabelText   $csharpLabel

Ausgabe

Das Terminal zeigt den decodierten QR-Typ und -Wert im Format [QrType] Value an und bestätigt anschließend, dass output-qr.png gespeichert wurde.

Terminalausgabe mit Anzeige des dekodierten [QRCode]-Werts und Bestätigung zum Speichern der Datei output-qr.png

QrScanMode.Auto führt sowohl eine ML-Erkennung als auch einen grundlegenden Scan-Durchlauf durch und füllt den decodierten Wert und den QR-Typ in jedes Ergebnis ein. OnlyDetectionModel ist schneller, gibt jedoch nur die Koordinaten des Begrenzungsrahmens zurück, sodass das Wertefeld leer bleibt. Verwenden Sie Auto, wann immer der kodierte Inhalt benötigt wird.


Verarbeitung von QR-Codes mit Multithreading

Bei Bildern, die unabhängig voneinander decodiert werden können, verteilt Parallel.ForEach die Arbeit auf die verfügbaren CPU-Kerne. Eine separate QrReader-Instanz pro Iteration ist die sichere Standardeinstellung, da IronQR keine explizite Thread-Sicherheit für gemeinsam genutzte Reader-Instanzen garantiert.

Eingabe

Vier der zehn QR-Code-Testbilder, die beim parallelen Stapelscan verwendet wurden. Jedes Bild enthält eine URL und wird zur Laufzeit aus dem Ordner qr-images/ gelesen.

Batch QR code input image 1 of 10 encoding https://ironsoftware.com/batch-1
Batch QR code input image 2 of 10 encoding https://ironsoftware.com/batch-2
Batch QR code input image 3 of 10 encoding https://ironsoftware.com/batch-3
Batch QR code input image 4 of 10 encoding https://ironsoftware.com/batch-4
:path=/static-assets/qr/content-code-examples/how-to/async-and-multithreading/parallel-batch.cs
using IronQr;
using IronQr.Enum;
using IronSoftware.Drawing;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Diagnostics;

string[] files = Directory.GetFiles("qr-images/", "*.png");
var allResults = new ConcurrentBag<(string File, string Value)>();
int failCount = 0;
var sw = Stopwatch.StartNew();

Parallel.ForEach(files, new ParallelOptions { MaxDegreeOfParallelism = Environment.ProcessorCount }, file =>
{
    try
    {
        var input = new QrImageInput(
            AnyBitmap.FromFile(file),
            QrScanMode.OnlyDetectionModel);

        // Per-thread QrReader instance — safe default
        var results = new QrReader().Read(input);

        foreach (QrResult result in results)
        {
            allResults.Add((Path.GetFileName(file), result.Value));
        }
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Interlocked.Increment(ref failCount);
        Console.Error.WriteLine($"[ERROR] {Path.GetFileName(file)}: {ex.Message}");
    }
});

sw.Stop();

Console.WriteLine($"Processed {files.Length} files in {sw.Elapsed.TotalSeconds:F1}s");
Console.WriteLine($"QR codes found: {allResults.Count} | Failures: {failCount}");
Console.WriteLine($"Throughput: {files.Length / sw.Elapsed.TotalSeconds:F1} files/sec");
Imports IronQr
Imports IronQr.Enum
Imports IronSoftware.Drawing
Imports System.Collections.Concurrent
Imports System.Diagnostics

Dim files As String() = Directory.GetFiles("qr-images/", "*.png")
Dim allResults As New ConcurrentBag(Of (File As String, Value As String))()
Dim failCount As Integer = 0
Dim sw As Stopwatch = Stopwatch.StartNew()

Parallel.ForEach(files, New ParallelOptions With {.MaxDegreeOfParallelism = Environment.ProcessorCount}, Sub(file)
    Try
        Dim input As New QrImageInput(AnyBitmap.FromFile(file), QrScanMode.OnlyDetectionModel)

        ' Per-thread QrReader instance — safe default
        Dim results = New QrReader().Read(input)

        For Each result As QrResult In results
            allResults.Add((Path.GetFileName(file), result.Value))
        Next
    Catch ex As Exception
        Interlocked.Increment(failCount)
        Console.Error.WriteLine($"[ERROR] {Path.GetFileName(file)}: {ex.Message}")
    End Try
End Sub)

sw.Stop()

Console.WriteLine($"Processed {files.Length} files in {sw.Elapsed.TotalSeconds:F1}s")
Console.WriteLine($"QR codes found: {allResults.Count} | Failures: {failCount}")
Console.WriteLine($"Throughput: {files.Length / sw.Elapsed.TotalSeconds:F1} files/sec")
$vbLabelText   $csharpLabel

Ausgabe

Die Konsole zeigt eine Zusammenfassung des Batch-Verarbeitungsvorgangs an, einschließlich der Anzahl der verarbeiteten Dateien, der Verarbeitungszeit, der gefundenen QR-Codes, etwaiger Fehler und des Durchsatzes. Anschließend werden alle Dateinamen mit ihren dekodierten URLs aufgelistet.

Terminalausgabe mit Ergebnissen der parallelen Stapelverarbeitung: 10 verarbeitete Dateien, gefundene QR-Codes, Fehler, Durchsatz und dekodierte URL pro Dateiname

Laden Sie alle 10 Test-QR-Code-Eingabebilder herunter (batch-qr-images.zip).

ConcurrentBag<t> sammelt Ergebnisse aus allen Threads, ohne dass Sperren erforderlich sind. Ein threadsicherer Zähler verfolgt Fehler, und die Verwendung von try-catch für jede Datei stellt sicher, dass ein fehlerhaftes Bild nicht den gesamten Stapel unterbricht. Dieser Ansatz folgt dem im Leitfaden zur Fehlerbehandlung beschriebenen Fehlerisolierungsmuster.

Setzen Sie MaxDegreeOfParallelism auf Environment.ProcessorCount, um die Anzahl der CPU-Kerne anzupassen. Die Verwendung zusätzlicher Threads erhöht den Overhead und verbessert die Leistung nicht, insbesondere bei CPU-intensiven ML-Modellen.


Kombination von asynchroner und paralleler Verarbeitung

Bei Pipelines mit hohem Durchsatz kombinieren Sie SemaphoreSlim mit Task.WhenAll, um die Parallelität zu begrenzen. Im Gegensatz zu Parallel.ForEach sorgt dieses Muster dafür, dass die E/A nicht blockiert wird, während gleichzeitig gesteuert wird, wie viele Dekodierungen gleichzeitig ausgeführt werden, wodurch eine Überlastung des Thread-Pools bei hoher Auslastung verhindert wird.

Eingabe

Vier der zwanzig QR-Code-Testbilder, die von der parallelen Pipeline verarbeitet wurden. Jedes Bild kodiert eine URL und wird parallel unter Verwendung begrenzter Parallelität über SemaphoreSlim dekodiert.

Pipeline QR code input image 1 of 20
Pipeline QR code input image 2 of 20
Pipeline QR code input image 3 of 20
Pipeline QR code input image 4 of 20
:path=/static-assets/qr/content-code-examples/how-to/async-and-multithreading/semaphore-pipeline.cs
using IronQr;
using IronQr.Enum;
using IronSoftware.Drawing;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Diagnostics;

string[] files = Directory.GetFiles("high-volume/", "*.png");
var results = new ConcurrentBag<(string File, string Value)>();
int maxConcurrency = Environment.ProcessorCount;
using var semaphore = new SemaphoreSlim(maxConcurrency);
var sw = Stopwatch.StartNew();

var tasks = files.Select(async file =>
{
    await semaphore.WaitAsync();
    try
    {
        var bmp = AnyBitmap.FromFile(file);
        // OnlyDetectionModel: fastest per-image — critical at scale
        var input = new QrImageInput(bmp, QrScanMode.OnlyDetectionModel);
        var qrResults = await new QrReader().ReadAsync(input);

        foreach (var qr in qrResults)
        {
            results.Add((Path.GetFileName(file), qr.Value));
        }
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.Error.WriteLine($"{{\"file\":\"{Path.GetFileName(file)}\",\"error\":\"{ex.Message}\"}}");
    }
    finally
    {
        semaphore.Release();
    }
});

await Task.WhenAll(tasks);
sw.Stop();

Console.WriteLine($"Pipeline complete: {results.Count} QR codes from {files.Length} files in {sw.Elapsed.TotalSeconds:F1}s");
Imports IronQr
Imports IronQr.Enum
Imports IronSoftware.Drawing
Imports System.Collections.Concurrent
Imports System.Diagnostics

Module Program
    Sub Main()
        Dim files As String() = Directory.GetFiles("high-volume/", "*.png")
        Dim results As New ConcurrentBag(Of (File As String, Value As String))()
        Dim maxConcurrency As Integer = Environment.ProcessorCount
        Using semaphore As New SemaphoreSlim(maxConcurrency)
            Dim sw As Stopwatch = Stopwatch.StartNew()

            Dim tasks = files.Select(Function(file) Task.Run(Async Function()
                                                                  Await semaphore.WaitAsync()
                                                                  Try
                                                                      Dim bmp = AnyBitmap.FromFile(file)
                                                                      ' OnlyDetectionModel: fastest per-image — critical at scale
                                                                      Dim input As New QrImageInput(bmp, QrScanMode.OnlyDetectionModel)
                                                                      Dim qrResults = Await (New QrReader()).ReadAsync(input)

                                                                      For Each qr In qrResults
                                                                          results.Add((Path.GetFileName(file), qr.Value))
                                                                      Next
                                                                  Catch ex As Exception
                                                                      Console.Error.WriteLine($"{{""file"":""{Path.GetFileName(file)}"",""error"":""{ex.Message}""}}")
                                                                  Finally
                                                                      semaphore.Release()
                                                                  End Try
                                                              End Function))

            Task.WhenAll(tasks).Wait()
            sw.Stop()

            Console.WriteLine($"Pipeline complete: {results.Count} QR codes from {files.Length} files in {sw.Elapsed.TotalSeconds:F1}s")
        End Using
    End Sub
End Module
$vbLabelText   $csharpLabel

Ausgabe

Die Konsole zeigt nach Abschluss der Pipeline eine Zusammenfassung an: Gesamtzahl der dekodierten QR-Codes, Anzahl der Quelldateien und verstrichene Zeit, gefolgt von jedem Dateinamen und seiner dekodierten URL.

Terminalausgabe mit den Pipeline-Ergebnissen: 20 QR-Codes aus 20 Dateien mit dekodierter URL pro Dateiname

Laden Sie alle 20 QR-Code-Eingabebilder der Testpipeline herunter (high-volume-qr-images.zip).

Passen Sie das Semaphorlimit an die Anzahl der verfügbaren Kerne an, um einen hohen Durchsatz zu erzielen, oder verringern Sie es, wenn der Speicherdruck bei großen Images ein Problem darstellt.


Weiterführende Literatur

Die Lizenzierungsoptionen können Sie einsehen , sobald die Pipeline produktionsbereit ist.

Häufig gestellte Fragen

Was ist die asynchrone QR-Code-Verarbeitung in C#?

Asynchrone QR-Code-Verarbeitung in C# ermöglicht es Ihnen, QR-Code-Operationen durchzuführen, ohne den Hauptthread zu blockieren, indem Funktionen wie IronQRs ReadAsync-Methode verwendet werden, um Leistung und Reaktionsfähigkeit zu verbessern.

Wie kann Multithreading die QR-Code-Verarbeitung verbessern?

Multithreading kann die QR-Code-Verarbeitung erheblich verbessern, indem es ermöglicht, dass mehrere Operationen gleichzeitig ablaufen, was zu schnelleren Verarbeitungszeiten und einer verbesserten Anwendungseffizienz durch die Nutzung von IronQR führt.

Was ist die ReadAsync-Methode in IronQR?

Die ReadAsync-Methode in IronQR ermöglicht ein asynchrones Lesen von QR-Codes, sodass Ihre C#-Anwendung QR-Code-Daten verarbeiten kann, ohne andere Aufgaben zu verzögern.

Wie hilft Parallel.ForEach bei der QR-Code-Verarbeitung?

Parallel.ForEach ermöglicht die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer QR-Codes, indem Aufgaben auf mehrere Threads verteilt werden, was effizient mit IronQR genutzt werden kann, um QR-Code-Operationen zu beschleunigen.

Welche Rolle spielt SemaphoreSlim bei QR-Code-Operationen?

SemaphoreSlim wird verwendet, um die Anzahl der gleichzeitigen Aufgaben zu begrenzen und die Ressourcen effektiv während der parallelen Verarbeitung von QR-Codes mit IronQR zu verwalten.

Kann IronQR zur Verarbeitung von QR-Codes in einer begrenzten Pipeline verwendet werden?

Ja, IronQR kann zur Verarbeitung von QR-Codes in einer begrenzten Pipeline verwendet werden, indem Konstrukte wie SemaphoreSlim genutzt werden, um die Konkurrenz und Ressourcenverteilung effektiv zu steuern.

Welche Vorteile bietet die Verwendung von IronQR für asynchrone QR-Code-Operationen?

Die Verwendung von IronQR für asynchrone QR-Code-Operationen verbessert die Anwendungsreaktionsfähigkeit, reduziert Blockierungen des Hauptthreads und ermöglicht eine effiziente Verarbeitung großer Datenmengen von QR-Codes.

Ist es möglich, QR-Code-Operationen parallel mit IronQR auszuführen?

Ja, IronQR unterstützt die parallele Verarbeitung von QR-Code-Operationen, sodass Sie die Multithreading-Fähigkeiten in C# für eine schnellere und effizientere QR-Code-Verarbeitung nutzen können.

Wie verbessert IronQR die QR-Code-Verarbeitung in C#-Anwendungen?

IronQR verbessert die QR-Code-Verarbeitung durch robuste asynchrone und Multithreading-Fähigkeiten, die die Verarbeitungszeiten reduzieren und die Skalierbarkeit von C#-Anwendungen verbessern.

Welche C#-Funktionen ergänzen die Verwendung von IronQR für die QR-Code-Verarbeitung?

C#-Funktionen wie async/await, Parallel.ForEach und SemaphoreSlim ergänzen IronQR und bieten ein Framework für eine effiziente und leistungsstarke QR-Code-Verarbeitung.

Curtis Chau
Technischer Autor

Curtis Chau hat einen Bachelor-Abschluss in Informatik von der Carleton University und ist spezialisiert auf Frontend-Entwicklung mit Expertise in Node.js, TypeScript, JavaScript und React. Leidenschaftlich widmet er sich der Erstellung intuitiver und ästhetisch ansprechender Benutzerschnittstellen und arbeitet gerne mit modernen Frameworks sowie der Erstellung gut strukturierter, optisch ansprechender ...

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