第二十章:异步和文件I/O.(十八)

简介:

标记进度
正如您无疑发现的那样,按下MandelbrotSet中的Calculate按钮并等待位图显示有点令人不安。 没有任何迹象表明该计划在完成工作的过程中有多远,或者您需要等待多长时间。
如果可能,异步方法应报告进度。 我确信你可以自己完成一些工作,但是有一种标准方法可以报告返回Task对象的方法的进度。 这涉及IProgress 接口和实现该接口的Progress 类,这两个类都在System命名空间中定义。 IProgress定义如下:

public interface IProgress<T>
{
    void Report(T value);
}

要使用此工具,请为IProgress类型的异步方法定义参数。然后,异步方法会定期调用Report,因为它正在执行后台作业。通常,T是int,在这种情况下,传递给Report的值通常在1到100之间,或者
double,适用于0到1之间的值。这是您的选择。为了与Xamarin.Forms ProgressBar保持一致,从0到1的双值是理想的。
调用异步方法的代码实例化Progress对象,并将异步方法调用Report时调用的lambda函数传递给其构造函数。 (或者您可以将处理程序附加到Progress对象的ProgressChanged事件。)虽然在后台线程上调用Report,但是在实例化Progress对象的线程上调用lambda函数或事件处理程序,这意味着lambda函数或事件处理程序可以安全地访问用户界面对象。
MandelbrotProgress程序的XAML文件与之前的XAML文件相同,只是ProgressBar已替换ActivityIndi​​cator:

<ContentPage xmlns="http://xamarin.com/schemas/2014/forms"
             xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2009/xaml"
             x:Class="MandelbrotProgress.MandelbrotProgressPage">
    <ContentPage.Padding>
        <OnPlatform x:TypeArguments="Thickness"
                    iOS="0, 20, 0, 0" />
    </ContentPage.Padding>
    <StackLayout>
        <Grid VerticalOptions="FillAndExpand">
            <ContentView Padding="10, 0"
                         VerticalOptions="Center">
                <ProgressBar x:Name="progressBar" />
            </ContentView>
 
            <Image x:Name="image" />
        </Grid>
        <Button x:Name="calculateButton"
                Text="Calculate"
                FontSize="Large"
                HorizontalOptions="Center"
                Clicked="OnCalculateButtonClicked" />
    </StackLayout>
</ContentPage>

代码隐藏文件非常相似,只是名为progressReporter的Progress对象被定义为一个字段,构造函数使用lambda函数对其进行实例化,该函数只是将参数设置为ProgressBar的Progress属性。 此Progress对象传递给CalculateMandelbrotAsync方法,在此新版本中,该方法现在负责创建和返回BmpMaker对象:

public partial class MandelbrotProgressPage : ContentPage
{
    static readonly Complex center = new Complex(-0.75, 0);
    static readonly Size size = new Size(2.5, 2.5);
    const int pixelWidth = 1000;
    const int pixelHeight = 1000;
    const int iterations = 100;
    Progress<double> progressReporter;
    public MandelbrotProgressPage()
    {
        InitializeComponent();
        progressReporter = new Progress<double>((double value) =>
            {
                progressBar.Progress = value;
            });
    }
    async void OnCalculateButtonClicked(object sender, EventArgs args)
    {
        // Configure the UI for a background process.
        calculateButton.IsEnabled = false;
        // Render the Mandelbrot set on a bitmap.
        BmpMaker bmpMaker = await CalculateMandelbrotAsync(progressReporter);
        image.Source = bmpMaker.Generate();
    }
    Task<BmpMaker> CalculateMandelbrotAsync(IProgress<double> progress)
    {
        return Task.Run<BmpMaker>(() =>
        {
            BmpMaker bmpMaker = new BmpMaker(pixelWidth, pixelHeight);
            for (int row = 0; row < pixelHeight; row++)
            {
                double y = center.Imaginary - size.Height / 2 + row * size.Height / pixelHeight;
                // Report the progress.
                progress.Report((double)row / pixelHeight);
                for (int col = 0; col < pixelWidth; col++)
                {
                    double x = center.Real - size.Width / 2 + col * size.Width / pixelWidth;
                    Complex c = new Complex(x, y);
                    Complex z = 0;
                    int iteration = 0;
                    bool isMandelbrotSet = false;
                    if ((c - new Complex(-1, 0)).MagnitudeSquared < 1.0 / 16)
                    {
                        isMandelbrotSet = true;
                    }
                    else
                    {
                        do
                        {
                            z = z * z + c;
                            iteration++;
                        }
                        while (iteration < iterations && z.MagnitudeSquared < 4);
                        isMandelbrotSet = iteration == iterations;
                    }
                    bmpMaker.SetPixel(row, col, isMandelbrotSet ? Color.Black : Color.White);
                }
            }
            return bmpMaker;
        });
    }
}

异步方法报告每个新行的进度:

progress.Report((double)row / pixelHeight);

注意:您不想频繁报告进度,以至于放慢了方法的速度! 在整个操作过程中对Report方法进行了一百次调用是很充分的,在ProgressBar开始看起来紧张之前,你可能会大大减少这个数字。
如果你密切关注MandelbrotProgress中的ProgressBar,你会发现它在开始时快速移动然后变慢。 问题区域是大的心形,在较小程度上,左侧的圆圈构成了Mandelbrot组的大部分。 对于这些区域内的点,在将点标识为集合的成员之前,重复计算必须运行到最大迭代计数。 这种新方法试图通过检测点何时在圆内来减少工作量。 该圆的中心是复数点,半径为1/4:

if ((c - new Complex(-1, 0)).MagnitudeSquared < 1.0 / 16)
{
    isMandelbrotSet = true;
}

但心形指示是一个更复杂的对象(尽管也可以识别,正如该程序的下一个版本所示)。
当异步方法创建并返回该BmpMaker对象时,获取该对象并将位图设置为Image对象的代码简化为两个语句:

BmpMaker bmpMaker = await CalculateMandelbrotAsync(progressReporter);
image.Source = bmpMaker.Generate();

但是如果两个语句太多,请记住,await几乎只是一个普通的运算符,可以是更复杂的语句的一部分:

image.Source = (await CalculateMandelbrotAsync(progressReporter)).Generate();
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