前言
微信群里的一个提问引发的这个问题，有同学问：C#异步有多少种实现方式？想要知道C#异步有多少种实现方式，首先我们要知道.NET提供的执行异步操作的三种模式，然后再去了解C#异步实现的方式。
.NET异步编程模式
.NET 提供了执行异步操作的三种模式：
- 基于任务的异步模式 (TAP) ，该模式使用单一方法表示异步操作的开始和完成。 TAP 是在 .NET Framework 4 中引入的。 这是在 .NET 中进行异步编程的推荐方法。 C# 中的 async 和 await 关键词以及 Visual Basic 中的 Async 和 Await 运算符为 TAP 添加了语言支持。 有关详细信息，请参阅基于任务的异步模式 (TAP)。
- 基于事件的异步模式 (EAP)，是提供异步行为的基于事件的旧模型。 这种模式需要后缀为
Async的方法，以及一个或多个事件、事件处理程序委托类型和EventArg派生类型。 EAP 是在 .NET Framework 2.0 中引入的。 建议新开发中不再使用这种模式。 有关详细信息，请参阅基于事件的异步模式 (EAP)。 - 异步编程模型 (APM) 模式（也称为 IAsyncResult 模式），这是使用 IAsyncResult 接口提供异步行为的旧模型。 在这种模式下，同步操作需要
Begin和End方法（例如，BeginWrite和EndWrite以实现异步写入操作）。 不建议新的开发使用此模式。 有关详细信息，请参阅异步编程模型 (APM)。
C#异步有四种实现方式
1、异步方法（Async Method TAP模式）
使用async/await关键字实现异步编程，这是比较常用的一种异步实现方式。例如：
publicasync Task TestDoSomeAsync()
{
await Task.Delay(1000*10);
Console.WriteLine("Async method completed.");
}
2、任务并行库（TPL, Task Parallel Library TAP模式）
通过 Task 和 Task<T> 类型实现异步编程，可以利用多核处理器，并发执行多个独立的任务。例如：
publicstaticvoid TestTaskParallel()
{
var task1 = Task.Run(() =>
{
Console.WriteLine("Task 1 completed.");
});
var task2 = Task.Run(() =>
{
Console.WriteLine("Task 2 completed.");
});
Task<int> task3 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
Console.WriteLine("Task 3 completed.");
return20;// 返回一个整数值
});
//等待所有任务完成
Task.WaitAll(task1, task2, task3);
}
3、Asynchronous Programming Model（APM模式）
是一种经典的异步编程模式，需要手动创建回调函数，用于处理完成或错误的通知。可以通过 IAsyncResult 设计模式的 Begin 和 End 方法来实现，其中 Begin 方法开始异步操作，而 End 方法在异步操作完成时执行，并返回异步操作的结果。
需要注意的是，APM 模式通过 IAsyncResult 接口来存储异步操作的状态和结果，相对比较复杂，代码量也较大。同时，在使用 APM 模式时，还需要手动处理回调函数和等待异步操作完成等细节工作，使得开发起来相对较为繁琐。
class Program
{
staticvoid Main(string[] args)
{
// 创建异步操作类实例
MyAsyncClass asyncClass = new MyAsyncClass();
// 开始异步操作
IAsyncResult result = asyncClass.BeginDoWork(null, null);
// 主线程执行其他操作
// 等待异步操作完成并获取结果
int res = asyncClass.EndDoWork(result);
// 处理异步操作的结果
Console.WriteLine("Result: " + res);
Console.ReadLine();
}
}
class MyAsyncClass
{
///<summary>
/// 异步执行的方法
///</summary>
///<param name="callback">callback</param>
///<param name="state">state</param>
///<returns></returns>
public IAsyncResult BeginDoWork(AsyncCallback callback, object state)
{
// 创建一个新的异步操作对象
MyAsyncResult result = new MyAsyncResult(state);
// 开始异步操作
Thread thread = new Thread(() =>
{
try
{
// 执行一些操作
int res = 1 + 2;
// 设置异步操作的结果
result.Result = res;
// 触发回调函数
callback?.Invoke(result);
}
catch (Exception ex)
{
// 设置异步操作的异常
result.Error = ex;
// 触发回调函数
callback?.Invoke(result);
}
});
thread.Start();
// 返回异步操作对象
return result;
}
///<summary>
/// 结束异步执行的方法
///</summary>
///<param name="result">result</param>
///<returns></returns>
publicint EndDoWork(IAsyncResult result)
{
// 将 IAsyncResult 转换为 MyAsyncResult 类型，并等待异步操作完成
MyAsyncResult myResult = (MyAsyncResult)result;
myResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();
// 在异步操作中抛出异常
if (myResult.Error != null)
{
throw myResult.Error;
}
// 返回异步操作的结果
return myResult.Result;
}
}
class MyAsyncResult : IAsyncResult
{
publicbool IsCompleted => AsyncWaitHandle.WaitOne(0);
public WaitHandle AsyncWaitHandle { get; } = new ManualResetEvent(false);
publicobject AsyncState { get; }
publicbool CompletedSynchronously => false;
publicint Result { get; set; }
///<summary>
/// 存储异步操作的结果或异常信息
///</summary>
public Exception Error { get; set; }
///<summary>
/// 构造函数
///</summary>
///<param name="asyncState">asyncState</param>
public MyAsyncResult(object asyncState)
{
AsyncState = asyncState;
}
}
4、Event-based Asynchronous Pattern（EAP模式）
一种已过时的异步编程模式，需要使用事件来实现异步编程。例如：
需要注意的是，EAP 模式通过事件来实现异步编程，相对于 APM 模式更加简洁易懂，同时也避免了手动处理回调函数等细节工作。但是，EAP 模式并不支持 async/await 异步关键字，因此在一些特定的场景下可能不够灵活。
publicclass MyAsyncClass : Component
{
///<summary>
/// 声明一个委托类型，用于定义异步操作的方法签名
///</summary>
///<param name="arg"></param>
///<returns></returns>
publicdelegateint MyAsyncDelegate(int arg);
///<summary>
/// 声明一个事件，用于通知异步操作的完成
///</summary>
publicevent MyAsyncDelegate OperationNameCompleted;
///<summary>
/// 异步执行方法，接受一个参数 arg
///</summary>
///<param name="arg"></param>
publicvoid DoWorkAsync(int arg)
{
// 将异步操作放入线程池中执行
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(DoWork), arg);
}
///<summary>
/// 真正的异步操作
///</summary>
///<param name="obj"></param>
privatevoid DoWork(object obj)
{
int arg = (int)obj;
int res = arg + 1;
// 触发事件，传递异步操作的结果
OperationNameCompleted?.Invoke(res);
}
}
参考文章
https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/asynchronous-programming-patterns/
