1:C#的三种异步的详细介绍及实现-阿里云开发者社区

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1:C#的三种异步的详细介绍及实现

简介: 一、介绍异步的前世今生: 异步编程模型 (APM,Asynchronous Programming Model) 模式(也称 IAsyncResult 模式),在此模式中异步操作需要 Begin 和 End 方法(比如用于异步写入操作的 BeginWrite 和 EndWrite)。

一、介绍异步的前世今生:

  • 异步编程模型 (APM,Asynchronous Programming Model) 模式(也称 IAsyncResult 模式),在此模式中异步操作需要 Begin 和 End 方法(比如用于异步写入操作的 BeginWrite 和 EndWrite)。 对于新的开发工作不再建议采用此模式
  • 基于事件的异步模式 (EAP,Event-based Asynchronous Pattern),这种模式需要 Async 后缀,也需要一个或多个事件、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。 对于新的开发工作不再建议采用此模式。
  • 基于任务的异步模式 (TAP, Task-based Asynchronous Pattern) 使用一种方法来表示异步操作的启动和完成。 TAP 是在 .NET Framework 4 中引入的,并且它是在 .NET Framework 中进行异步编程的推荐使用方法。 C# 中的 async 和 await 关键词以及 Visual Basic 语言中的 Async 和 Await 运算符为 TAP 添加了语言支持。

 

二、我这里以一个Read方法为例,将异步操作简单进行讲解:

1.普通操作类
public class MyClass
{
    public int Read(byte [] buffer, int offset, int count);
}

 

2.异步编程模型(APM)
APM(Asynchronous Programming Model)是.Net 旧版本中广泛使用的异步编程模型。使用了 APM 的异步方法会返回一个 IAsyncResult 对象,这个对象有一个重要的属性 AsyncWaitHandle,他是一个 用来等待异步任务执行结束的一个同步信号。 如果不加 aResult.AsyncWaitHandle.WaitOne() 那么很有可能打印出空白,因为 BeginRead 只是“开始读取”。调用完成一般要调用 EndXXX 来回收资源。  APM 的特点是:方法名字以 BeginXXX 开头,返回类型为 IAsyncResult,调用结束后需要 EndXXX。  .Net 中有如下的常用类支持 APM:Stream、SqlCommand、Socket 等。  APM 还是太复杂,了解即可。 
public class MyClass
{
    public IAsyncResult BeginRead(
        byte [] buffer, int offset, int count,
        AsyncCallback callback, object state);
    public int EndRead(IAsyncResult asyncResult);
}

 

3.基于事件的异步模式(EAP)
类似于 Ajax 中的 XmlHttpRequest,send 之后并不是处理完成了,而是在 onreadystatechange 事件中再通知处理完成。

优点是简单,缺点是当实现复杂的业务的时候很麻烦,比如下载 A 成功后再下载 b,如果下载 b 成功再下载 c,否则就下载 d。

EAP 的类的特点是:一个异步方法配一个***Completed 事件。.Net 中基于 EAP 的类比较少。也有更 好的替代品,因此了解即可。

public class MyClass
{
    public void ReadAsync(byte [] buffer, int offset, int count);
    public event ReadCompletedEventHandler ReadCompleted;
}

 

4.基于任务的异步模式(TAP)
public class MyClass
{
    public Task<int> ReadAsync(byte [] buffer, int offset, int count);
}

 

、我这里以一个下载资料方法为例,将异步操作简单进行讲解:

1.普通同步操作

private void btn_Click(object sender, EventArgs e)//这是同步按钮
        {
            using (WebClient wc = new WebClient())
            {
                // 我们尝试去下载 python 的安装包。
                wc.DownloadFile("https://file.aaoit.com/upload/AllLearnFile/admin//2018/4/24/c558f2dc9d6310bfe3cd1788094d3f0c.pdf", "C#课程第一单元学习.pdf");
            }
            label1.ForeColor = Color.Blue;
            label1.Text = "下载完成。";//提示的label
        }

2.基于事件的异步模式(EAP)

private void btnEAP_Click(object sender, EventArgs e)//这是EAP按钮
        {
            using (WebClient wc = new WebClient())
            {
                // 我们尝试去下载 python 的安装包。
                // 下载完成时会有事件通知。
                wc.DownloadFileCompleted += Wc_DownloadFileCompleted;
                wc.DownloadFileAsync(new Uri("https://file.aaoit.com/upload/AllLearnFile/admin//2018/4/24/c558f2dc9d6310bfe3cd1788094d3f0c.pdf"), "C#课程第一单元学习EAP.pdf");
            }
        }

        private void Wc_DownloadFileCompleted(object sender, AsyncCompletedEventArgs e)
        {
            label1.ForeColor = Color.Yellow;
            label1.Text = "下载完成。";//提示的label
        }

 

3.异步编程模型(APM)

private void btnAPM_Click(object sender, EventArgs e)//这是APM按钮
        {
            FileStream fs = File.OpenRead("e:/cc.txt"); 
            byte[] buffer = new byte[16]; 
            IAsyncResult aResult = fs.BeginRead(buffer, 0, buffer.Length, null, null); 
            aResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();//等待任务执行结束 
            MessageBox.Show(Encoding.UTF8.GetString(buffer));
            fs.EndRead(aResult); 
        }

 

4.基于任务的异步模式(TAP)

private async void btnTAP_Click(object sender, EventArgs e)//这是TAP按钮
        {
            using (WebClient wc = new WebClient())
            {
                // 我们尝试去下载 python 的安装包。
                Task task = wc.DownloadFileTaskAsync("https://file.aaoit.com/upload/AllLearnFile/admin//2018/4/24/c558f2dc9d6310bfe3cd1788094d3f0c.pdf", "C#课程第一单元学习TAP.pdf");
                // 可以在这里执行代码。
                await task;
            }
            label1.ForeColor = Color.Red;
            label1.Text = "下载完成。";//提示的label
        }

 

 

四、TPL(Task Parallel Library)是.Net 4.0 之后带来的新特性,更简洁,更方便。现在在.Net 平台下已经大面积使用。

TPL即任务并行库,是.NET Framework 4版本中的新鲜物,是System.Threading 和 System.Threading.Tasks 命名空间中的一组公共类型和 API。TPL 的目的在于简化向应用程序中添加并行性和并发性的过程,从而提高开发人员的工作效率。 TPL 会动态地按比例调节并发程度,以便最有效地使用所有可用的处理器。此外,TPL 还处理工作分区、ThreadPool 上的线程调度、取消支持、状态管理以及其他低级别的细节操作。通过使用 TPL,您可以在将精力集中于程序要完成的工作,同时最大程度地提高代码的性能。

1.实现读取txt

private async void btnTPL_Click(object sender, EventArgs e)//这是TPL按钮
        {
            FileStream fs = File.OpenRead("e:/cc.txt");
            byte[] buffer = new byte[16];
            int len = await fs.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length);
            MessageBox.Show("读取了" + len + "个字节");
            MessageBox.Show(Encoding.UTF8.GetString(buffer)); 
        }

注意方法中如果有 await,则方法必须标记为 async,不是所有方法都可以被轻松的标记 为 async。WinForm 中的事件处理方法都可以标记为 async、MVC 中的 Action 方法也可以标 记为 async、控制台的 Main 方法不能标记为 async。  TPL 的特点是:方法都以 XXXAsync 结尾,返回值类型是泛型的 Task<T>。  TPL 让我们可以用线性的方式去编写异步程序,不再需要像 EAP 中那样搞一堆回调、逻 辑跳来跳去了。await 现在已经被 JavaScript 借鉴走了!  用 await 实现“先下载 A,如果下载的内容长度大于 100 则下载 B,否则下载 C”就很容易了 。

2. WebClient 的 TPL 用法: 

 

private async void btnTPLWebClientNo_Click(object sender, EventArgs e)//这是TPLUI不卡死按钮
        {
            WebClient wc = new WebClient();
            string html = await wc.DownloadStringTaskAsync("https://www.aaoit.com");//不要丢了 await 
            MessageBox.Show(html); 
        }

        private void btnTPLWebClientYES_Click(object sender, EventArgs e)//这是TPLUI卡死按钮
        {
            WebClient wc = new WebClient();
            var task = wc.DownloadStringTaskAsync("https://www.aaoit.com"); 
            task.Wait(); 
            MessageBox.Show(task.Result); 
        }

WebClient、Stream、Socket 等这些“历史悠久”的类都同时提供了 APM、TPL 风格的 API,甚至有的还提供了 EAP 风格的 API。尽可能使用 TPL 风格的。 

 

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