.NET1.0版本中的異步編程模型(APM)
一、概念
.NET 1.0提出了APM（Asynchronous Programming Model）即異步編程模式。
.NET的類庫有以BeginXXX和EndXXX類似的方法，就是使用異步編程模型。
NET Framework很多類也實(shí)現(xiàn)了該模式，同時(shí)我們也可以自定義類來實(shí)現(xiàn)該模式，即在自定義的類中實(shí)現(xiàn)返回類型為IAsyncResult接口的BeginXXX方法和EndXXX方法，另外委托類型也定義了BeginInvoke和EndInvoke方法。
異步編程模型的本質(zhì)
利用委托和線程池幫助我們實(shí)現(xiàn)異步編程模型模式。
該模式利用一個線程池線程去執(zhí)行一個操作，在FileStream類BeginRead方法中就是執(zhí)行一個讀取文件操作，該線程池線程會立即將控制權(quán)返回給調(diào)用線程，此時(shí)線程池線程在后臺進(jìn)行這個異步操作；
異步操作完成之后，通過回調(diào)函數(shù)來獲取異步操作返回的結(jié)果，此時(shí)就是利用委托的機(jī)制。
1、BeginXxx方法——開始執(zhí)行異步操作介紹
當(dāng)需要讀取文件中的內(nèi)容時(shí)，我們通常會采用FileStream的同步方法Read來讀取，該同步方法的定義為：
// 從文件流中讀取字節(jié)塊并將該數(shù)據(jù)寫入給定的字節(jié)數(shù)組中 public override int Read(byte[] array, int offset, int count )
該同步方法會堵塞執(zhí)行的線程。
可以通過BeginRead方法來實(shí)現(xiàn)異步編程，使讀取操作不再堵塞UI線程。BeginRead方法代表異步執(zhí)行Read操作，并返回實(shí)現(xiàn)IAsyncResult接口的對象，該對象存儲著異步操作的信息。
// 開始異步讀操作 // 前面的3個參數(shù)和同步方法代表的意思一樣，這里就不說了，可以看到這里多出了2個參數(shù) // userCallback代表當(dāng)異步IO操作完成時(shí)，你希望由一個線程池線程執(zhí)行的方法,該方法必須匹配AsyncCallback委托 // stateObject代表你希望轉(zhuǎn)發(fā)給回調(diào)方法的一個對象的引用，在回調(diào)方法中，可以查詢IAsyncResult接口的AsyncState屬性來訪問該對象 public override IAsyncResult BeginRead(byte[] array, int offset, int numBytes, AsyncCallback userCallback, Object stateObject)
從上面的代碼中可以看出異步方法和同步方法的區(qū)別，如果你在使用該異步方法時(shí)，不希望異步操作完成后調(diào)用任何代碼，你可以把userCallback參數(shù)設(shè)置為null。
2、EndXxx方法——結(jié)束異步操作介紹
前面介紹完了BeginXxx方法，我們看到所有BeginXxx方法返回的都是實(shí)現(xiàn)了IAsyncResult接口的一個對象，并不是對應(yīng)的同步方法那樣直接得到結(jié)果。
此時(shí)我們需要調(diào)用對應(yīng)的EndXxx方法來結(jié)束異步操作，并向該方法傳遞IAsyncResult對象，EndXxx方法的返回類型就是和同步方法一樣的。例如，FileStream的EndRead方法返回一個Int32來代表從文件流中實(shí)際讀取的字節(jié)數(shù)。
// 摘要: 等待掛起的異步讀取完成。 // asyncResult:對要完成的掛起異步請求的引用。 // 返回結(jié)果: 從流中讀取的字節(jié)數(shù). public virtual int EndRead(IAsyncResult asyncResult);
對于訪問異步操作的結(jié)果，APM的首選方式是：
使用 AsyncCallback委托來指定操作完成時(shí)要調(diào)用的方法，在操作完成后調(diào)用的方法中調(diào)用EndXxx操作來獲得異步操作的結(jié)果。
二、APM示例：
代碼：
private static void Main(string[] args)
{
string downUrl = "http://download.microsoft.com/download/5/B/9/5B924336-AA5D-4903-95A0-56C6336E32C9/TAP.docx";
DownLoadFileSync(downUrl); //同步下載文件，在下載操作完成之后我們才可以看到"Start DownLoad File......." 消息顯示
DownloadFileAsync(downUrl); //異步下載文件，在下載操作完成之前我們就可以看到"Start DownLoad File......." 消息顯示
Console.WriteLine("開始下載文件.........");
Console.ReadLine();
}
//同步下載文件
private static void DownLoadFileSync(string url)
{
RequestState req = new RequestState(); // 創(chuàng)建一個 RequestState 實(shí)例
try
{
HttpWebRequest myHttpWebRequest = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url); // 初始化一個 HttpWebRequest 對象
req.request = myHttpWebRequest; // 指派 HttpWebRequest實(shí)例到requestState的request字段.
req.response = (HttpWebResponse)myHttpWebRequest.GetResponse();
req.streamResponse = req.response.GetResponseStream();
int readSize = req.streamResponse.Read(req.BufferRead, 0, req.BufferRead.Length);
while (readSize > 0)
{
req.filestream.Write(req.BufferRead, 0, readSize);
readSize = req.streamResponse.Read(req.BufferRead, 0, req.BufferRead.Length);
}
Console.WriteLine("\n此文件的長度是: {0}", req.filestream.Length);
Console.WriteLine("下載完成，下載路徑是: {0}", req.savepath);
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine("錯誤信息:{0}", e.Message);
}
finally
{
req.response.Close();
req.filestream.Close();
}
}
//異步下載文件
private static void DownloadFileAsync(string url)
{
try
{
HttpWebRequest myHttpWebRequest = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url);
RequestState req = new RequestState();
req.request = myHttpWebRequest;
myHttpWebRequest.BeginGetResponse(new AsyncCallback(ResponseCallback), req);
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine("錯誤信息:{0}", e.Message);
}
}
//每個異步操作完成時(shí)，將調(diào)用下面的方法
private static void ResponseCallback(IAsyncResult callbackresult)
{
RequestState req = (RequestState)callbackresult.AsyncState; // 獲取 RequestState 對象
HttpWebRequest myHttpRequest = req.request;
req.response = (HttpWebResponse)myHttpRequest.EndGetResponse(callbackresult); // 結(jié)束一個對英特網(wǎng)資源的的異步請求
Stream responseStream = req.response.GetResponseStream(); //從服務(wù)器獲取響應(yīng)流
req.streamResponse = responseStream;
IAsyncResult asynchronousRead = responseStream.BeginRead(req.BufferRead, 0, req.BufferRead.Length, ReadCallBack, req);//異步讀取流到字節(jié)數(shù)組
}
// 寫字節(jié)數(shù)組到 FileStream
private static void ReadCallBack(IAsyncResult asyncResult)
{
try
{
RequestState req = (RequestState)asyncResult.AsyncState; // 獲取 RequestState 對象
Stream responserStream = req.streamResponse; //從RequestState對象中獲取 Response Stream
int readSize = responserStream.EndRead(asyncResult);
if (readSize > 0)
{
req.filestream.Write(req.BufferRead, 0, readSize);
responserStream.BeginRead(req.BufferRead, 0, req.BufferRead.Length, ReadCallBack, req);//循環(huán)調(diào)用ReadCallBack方法。
}
else
{
Console.WriteLine("\n此文件的長度是: {0}", req.filestream.Length);
Console.WriteLine("下載完成，下載路徑是: {0}", req.savepath);
req.response.Close();
req.filestream.Close();
}
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine("錯誤信息:{0}", e.Message);
}
}
//存儲請求的狀態(tài)類
public class RequestState
{
public int BufferSize = 1024;
public string savepath = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop) + "\\TAP.docx";
public byte[] BufferRead;
public HttpWebRequest request;
public HttpWebResponse response;
public Stream streamResponse;
public FileStream filestream;
public RequestState()
{
BufferRead = new byte[BufferSize];
request = null;
streamResponse = null;
if (File.Exists(savepath))
{
File.Delete(savepath);
}
filestream = new FileStream(savepath, FileMode.OpenOrCreate);
}
}運(yùn)行結(jié)果：
使用同步方法下載文件的運(yùn)行結(jié)果為：（從運(yùn)行結(jié)果也可以看出，調(diào)用的是同步方法時(shí)，此時(shí)會堵塞主線程，直到文件的下載操作被完成之后主線程才繼續(xù)執(zhí)行后面的代碼)
使用APM異步編程：運(yùn)行結(jié)果為（從運(yùn)行結(jié)果也可以看出，在主線程中調(diào)用 DownloadFileAsync(downUrl)方法時(shí)，DownloadFileAsync(downUrl)方法中的req.BeginGetResponse調(diào)用被沒有阻塞調(diào)用線程(即主線程)，而是立即返回到主線程，是主線程后面的代碼可以立即執(zhí)行）
三、委托實(shí)例的異步調(diào)用（BeginInvoke、EndInvoke方法）
在前面的介紹中已經(jīng)提到委托類型也會定義了BeginInvoke方法和EndInvoke方法，所以委托類型也實(shí)現(xiàn)了異步編程模型，所以可以使用委托的BeginInvoke和EndInvoke方法來回調(diào)同步方法從而實(shí)現(xiàn)異步編程。
因?yàn)檎{(diào)用委托的BeginInvoke方法來執(zhí)行一個同步方法時(shí)，此時(shí)會使用線程池線程回調(diào)這個同步方法并立即返回到調(diào)用線程中，由于耗時(shí)操作在另外一個線程上運(yùn)行，所以執(zhí)行BeginInvoke方法的主線程就不會被堵塞。
下面實(shí)現(xiàn)在線程池線程中如何更新GUI線程中窗體。
// 定義用來實(shí)現(xiàn)異步編程的委托
private delegate string AsyncMethodCaller(string fileurl);
private void btnDownLoad_Click(object sender, EventArgs e)
{
AsyncMethodCaller methodCaller = new AsyncMethodCaller(DownLoadFileSync);//DownLoadFileSync為同步下載文件的方法
methodCaller.BeginInvoke(this.txbUrl.Text.Trim(), GetResult, null);
}
// 異步操作完成時(shí)執(zhí)行的方法
private void GetResult(IAsyncResult result)
{
AsyncMethodCaller caller = (AsyncMethodCaller)((AsyncResult)result).AsyncDelegate;// 或者(AsyncMethodCaller)result.AsyncState;
string returnstring = caller.EndInvoke(result); // 調(diào)用EndInvoke去等待異步調(diào)用完成并且獲得返回值,如果異步調(diào)用尚未完成，則 EndInvoke 會一直阻止調(diào)用線程，直到異步調(diào)用完成
// 然后Invoke方法來使更新GUI操作方法由GUI 線程去執(zhí)行
this.Invoke(new MethodInvoker(() =>
{
rtbState.Text = returnstring;
btnDownLoad.Enabled = true;
}));
}運(yùn)行的結(jié)果為：
上例子中使用了控件的Invoke方式進(jìn)行異步回調(diào)訪問控件的方法，其背后是通過獲得GUI線程的同步上文對象SynchronizationContext，然后同步調(diào)用同步上下文對象的post方法把要調(diào)用的方法交給GUI線程去處理。
四、task實(shí)例
假如現(xiàn)在有這樣的一個需求，我們需要從3個txt文件中讀取字符，然后進(jìn)行倒序，前提是不能阻塞主線程。
如果不用task的話我可能會用工作線程去監(jiān)視一個bool變量來判斷文件是否全部讀取完畢，然后再進(jìn)行倒序，我也說了，相對task來說還是比較麻煩的，這里我就用task來實(shí)現(xiàn)。
private static void Main()
{
string[] array = { "C://1.txt", "C://2.txt", "C://3.txt" };
List<Task<string>> taskList = new List<Task<string>>(3);
foreach (var item in array)
{
taskList.Add(ReadAsyc(item));
}
Task.Factory.ContinueWhenAll(taskList.ToArray(), i =>
{
string result = string.Empty;
//獲取各個task返回的結(jié)果
foreach (var item in i)
{
result += item.Result;
}
//倒序
String content = new String(result.OrderByDescending(j => j).ToArray());
Console.WriteLine("倒序結(jié)果：" + content);
});
Console.WriteLine("我是主線程，我不會被阻塞");
Console.ReadKey();
}
//異步讀取
private static Task<string> ReadAsyc(string path)
{
FileInfo info = new FileInfo(path);
byte[] b = new byte[info.Length];
FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open);
Task<int> task = Task<int>.Factory.FromAsync(fs.BeginRead, fs.EndRead, b, 0, b.Length, null, TaskCreationOptions.None);
//返回當(dāng)前task的執(zhí)行結(jié)果
return task.ContinueWith(i =>
{
return i.Result > 0 ? Encoding.Default.GetString(b) : string.Empty;
}, TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously);
}到此這篇關(guān)于.NET1.0異步編程模型(APM)的文章就介紹到這了。希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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