1. IronQR
  2. 操作指南
  3. 异步和多线程

如何在 C# 中使用异步和多线程进行二维码操作

Curtis Chau
Curtis Chau
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单线程二维码扫描会在每次图像解码期间阻塞调用线程。

在 WPF 按钮处理程序中，这将冻结 UI，直到解码完成。 在批量处理数百张图像时，CPU 核心会闲置，而它们本可以并行工作。 IronQR 的 ReadAsync 方法将单个读取操作卸载到可等待的任务中，而标准的 Read 方法与 Parallel.ForEach 和 Task.WhenAll 配合使用，以实现批量吞吐量。

本指南演示了如何异步处理二维码、将批量读取任务分配到 CPU 内核上，以及如何将这两种模式结合起来以实现高容量流水线。

快速入门：异步处理二维码

加载图像并等待解码结果，而不阻塞调用线程。

  1. 使用 NuGet 包管理器安装 https://www.nuget.org/packages/IronQR

    PM > Install-Package IronQR

  2. 复制并运行这段代码。

    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. 部署到您的生产环境中进行测试

    通过免费试用立即在您的项目中开始使用IronQR

    arrow pointer

最小工作流程（5 个步骤）

  1. 下载 IronQR C# 库，实现异步二维码处理
  2. 使用ReadAsync进行非阻塞式单次读取
  3. 使用 Parallel.ForEach 进行 CPU 密集型批处理
  4. 与 SemaphoreSlim 结合使用，构建有界并发管道
  5. 从IEnumerable中收集结果并打印解码后的值

异步读取二维码

ReadAsync 返回一个可等待的任务，使其与 WPF/MAUI 事件处理程序、 ASP.NET控制器操作或任何异步方法兼容。 输入必须由图像位图构成；不支持文件路径重载。

写入端是同步的，没有异步变体。 为了避免在文件 I/O 期间阻塞线程，请使用从位图导出的原始字节将保存步骤包装在 File.WriteAllBytesAsync() 中。

输入

扫描并重新生成二维码活动徽章，以演示异步读写模式。

二维码编码 https://ironsoftware.com/event-badge 用作异步读取输入 
: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

输出

终端以 [QrType] Value 的格式显示解码后的二维码类型和值，然后确认 output-qr.png 已保存。

终端输出显示 [QRCode] 解码值和 output-qr.png 保存确认

QrScanMode.Auto 运行 ML 检测和基本扫描过程，并在每个结果中填充解码值和 QR 类型。 OnlyDetectionModel 速度更快，但仅返回边界框坐标，值字段为空。 需要编码内容时，请使用 Auto。

使用多线程扫描二维码

对于可以独立解码的图像，Parallel.ForEach 将工作分配到可用的 CPU 核心上。 每次迭代使用单独的 QrReader 实例是安全的默认做法，因为IronQR没有对共享的读取器实例做出明确的线程安全保证。

输入

并行批量扫描中使用的十个二维码测试​​图像中有四个。 每张图片都编码了一个 URL，并在运行时从 qr-images/ 文件夹中读取。

Batch QR code input image 1 of 10 encoding https://ironsoftware.com/batch-1

图片 1（第 1 批，共 10 批）

Batch QR code input image 2 of 10 encoding https://ironsoftware.com/batch-2

图片 2（第 2 批，共 10 张）

Batch QR code input image 3 of 10 encoding https://ironsoftware.com/batch-3

图片 3（第 3 批，共 10 批）

Batch QR code input image 4 of 10 encoding https://ironsoftware.com/batch-4

图片 4（共 10 张，第 4 张） 

: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

输出

控制台显示批处理摘要，包括已处理的文件数、处理时间、找到的二维码、任何故障和吞吐量。 然后它会列出每个文件名及其解码后的 URL。

终端输出显示并行批处理结果：已处理 10 个文件，已找到二维码，存在失败，吞吐量为 [数量]，每个文件名已解码 URL

下载全部 10 个测试批次的二维码输入图像（batch-qr-images.zip）。

ConcurrentBag<t> 从所有线程收集结果，而无需加锁。 线程安全的计数器会跟踪故障，并且对每个文件使用 try-catch 可以确保一个错误的图像不会中断整个批次。 这种方法遵循错误处理指南中描述的错误隔离模式。

将 MaxDegreeOfParallelism 设置为 Environment.ProcessorCount，以与 CPU 核心数保持一致。 使用额外的线程会增加开销，并且不会提高性能，特别是对于 CPU 密集型机器学习模型而言。

结合异步和并行处理

对于高容量管道，将 SemaphoreSlim 与 Task.WhenAll 配对以限制并发性。 与 Parallel.ForEach 不同，这种模式保持 I/O 非阻塞，同时控制一次运行的解码数量，防止在大工作负载下线程池饱和。

输入

并发流水线处理的二十个二维码测试​​图像中的四个。每个图像编码一个 URL，并通过 SemaphoreSlim 使用有界并发并行解码。

Pipeline QR code input image 1 of 20

图 1（共 20 道流程中的第 1 道）

Pipeline QR code input image 2 of 20

图 2（20 个流程中的第 2 个）

Pipeline QR code input image 3 of 20

图 3（共 20 道流程中的第 3 道）

Pipeline QR code input image 4 of 20

图 4（共 20 道流程中的第 4 道） 

: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

输出

控制台会在管道完成后显示摘要：解码的二维码总数、源文件数量和经过的时间，以及每个文件名及其解码后的 URL。

终端输出显示管道结果：从 20 个文件中生成 20 个二维码，每个文件名都包含解码后的 URL。

下载全部 20 个测试流程 QR 码输入图像（high-volume-qr-images.zip）。

为了提高吞吐量，应使信号量限制与可用核心数相匹配；如果处理大型图像时内存压力较大，则应降低信号量限制。

进一步阅读

当管道准备就绪投入生产时，请查看许可选项。

Curtis Chau
Curtis Chau
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技术作家

Curtis Chau 拥有卡尔顿大学的计算机科学学士学位，专注于前端开发，精通 Node.js、TypeScript、JavaScript 和 React。他热衷于打造直观且美观的用户界面，喜欢使用现代框架并创建结构良好、视觉吸引力强的手册。

除了开发之外，Curtis 对物联网 (IoT) 有浓厚的兴趣，探索将硬件和软件集成的新方法。在空闲时间，他喜欢玩游戏和构建 Discord 机器人，将他对技术的热爱与创造力相结合。

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