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深入分析C#異步編程詳解

 更新時(shí)間:2013年05月18日 12:06:53   作者:  
本篇文章是對(duì)C#異步編程進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹,需要的朋友參考下
同步方法和異步方法的區(qū)別
同步方法調(diào)用在程序繼續(xù)執(zhí)行之前需要等待同步方法執(zhí)行完畢返回結(jié)果
異步方法則在被調(diào)用之后立即返回以便程序在被調(diào)用方法完成其任務(wù)的同時(shí)執(zhí)行其它操作
異步編程概覽
.NET Framework 允許您異步調(diào)用任何方法。定義與您需要調(diào)用的方法具有相同簽名的委托;公共語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)將自動(dòng)為該委托定義具有適當(dāng)簽名
的 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法。
BeginInvoke 方法用于啟動(dòng)異步調(diào)用。它與您需要異步執(zhí)行的方法具有相同的參數(shù),只不過(guò)還有兩個(gè)額外的參數(shù)(將在稍后描述)。
BeginInvoke 立即返回,不等待異步調(diào)用完成。
BeginInvoke 返回 IasyncResult,可用于監(jiān)視調(diào)用進(jìn)度。
EndInvoke 方法用于檢索異步調(diào)用結(jié)果。調(diào)用 BeginInvoke 后可隨時(shí)調(diào)用 EndInvoke 方法;如果異步調(diào)用未完成,EndInvoke 將一直阻塞到
異步調(diào)用完成。EndInvoke 的參數(shù)包括您需要異步執(zhí)行的方法的 out 和 ref 參數(shù)(在 Visual Basic 中為 <Out> ByRef 和 ByRef)以及由
BeginInvoke 返回的 IAsyncResult。
四種使用 BeginInvoke 和 EndInvoke 進(jìn)行異步調(diào)用的常用方法。調(diào)用了 BeginInvoke 后,可以:
1.進(jìn)行某些操作,然后調(diào)用 EndInvoke 一直阻塞到調(diào)用完成。
2.使用 IAsyncResult.AsyncWaitHandle 獲取 WaitHandle,使用它的 WaitOne 方法將執(zhí)行一直阻塞到發(fā)出 WaitHandle 信號(hào),然后調(diào)用
EndInvoke。這里主要是主程序等待異步方法,等待異步方法的結(jié)果。
3.輪詢由 BeginInvoke 返回的 IAsyncResult,IAsyncResult.IsCompeted確定異步調(diào)用何時(shí)完成,然后調(diào)用 EndInvoke。此處理個(gè)人認(rèn)為與
相同。
4.將用于回調(diào)方法的委托傳遞給 BeginInvoke。該方法在異步調(diào)用完成后在 ThreadPool 線程上執(zhí)行,它可以調(diào)用 EndInvoke。這是在強(qiáng)制裝
換回調(diào)函數(shù)里面IAsyncResult.AsyncState(BeginInvoke方法的最后一個(gè)參數(shù))成委托,然后用委托執(zhí)行EndInvoke。
警告   始終在異步調(diào)用完成后調(diào)用 EndInvoke。
以上有不理解的稍后可以再理解。
 
例子
1)先來(lái)個(gè)簡(jiǎn)單的沒(méi)有回調(diào)函數(shù)的異步方法例子
請(qǐng)?jiān)龠\(yùn)行程序的時(shí)候,仔細(xì)看注釋,對(duì)理解很有幫助。還有,若將注釋的中的兩個(gè)方法都同步,你會(huì)發(fā)現(xiàn)異步運(yùn)行的速度優(yōu)越性。
復(fù)制代碼 代碼如下:

using System;
 namespace ConsoleApplication1
 {
     class Class1
     {
         //聲明委托
         public delegate void AsyncEventHandler();

         //異步方法
         void Event1()
        {
            Console.WriteLine("Event1 Start");
            System.Threading.Thread.Sleep(4000);
            Console.WriteLine("Event1 End");
        }
        // 同步方法
        void Event2()
        {
            Console.WriteLine("Event2 Start");
            int i=1;
            while(i<1000)
            {
                i=i+1;
                Console.WriteLine("Event2 "+i.ToString());
            }
            Console.WriteLine("Event2 End");
        }
        [STAThread]
        static void Main(string[] args)
        {
            long start=0;
            long end=0;
            Class1 c = new Class1();
            Console.WriteLine("ready");
            start=DateTime.Now.Ticks;
            //實(shí)例委托
            AsyncEventHandler asy = new AsyncEventHandler(c.Event1);
            //異步調(diào)用開(kāi)始,沒(méi)有回調(diào)函數(shù)和AsyncState,都為null
            IAsyncResult ia = asy.BeginInvoke(null, null);
            //同步開(kāi)始,
            c.Event2();
            //異步結(jié)束,若沒(méi)有結(jié)束,一直阻塞到調(diào)用完成,在此返回該函數(shù)的return,若有返回值。

            asy.EndInvoke(ia);
            //都同步的情況。
            //c.Event1();
            //c.Event2();

            end =DateTime.Now.Ticks;
            Console.WriteLine("時(shí)間刻度差="+ Convert.ToString(end-start) );
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

2)下面看有回調(diào)函數(shù)的WebRequest和WebResponse的異步操作。
復(fù)制代碼 代碼如下:

using System;
using System.Net;
using System.Threading;
using System.Text;
using System.IO;
// RequestState 類用于通過(guò)
// 異步調(diào)用傳遞數(shù)據(jù)
public class RequestState
{
    const int BUFFER_SIZE = 1024;
    public StringBuilder RequestData;
    public byte[] BufferRead;
    public HttpWebRequest Request;
    public Stream ResponseStream;
    // 創(chuàng)建適當(dāng)編碼類型的解碼器
    public Decoder StreamDecode = Encoding.UTF8.GetDecoder();
    public RequestState()
    {
        BufferRead = new byte[BUFFER_SIZE];
        RequestData = new StringBuilder("");
        Request = null;
        ResponseStream = null;
    }
}
// ClientGetAsync 發(fā)出異步請(qǐng)求
class ClientGetAsync
{
    public static ManualResetEvent allDone = new ManualResetEvent(false);
    const int BUFFER_SIZE = 1024;
    public static void Main(string[] args)
    {
        if (args.Length < 1)
        {
            showusage();
            return;
        }
        // 從命令行獲取 URI
        Uri HttpSite = new Uri(args[0]);
        // 創(chuàng)建請(qǐng)求對(duì)象
        HttpWebRequest wreq = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(HttpSite);
        // 創(chuàng)建狀態(tài)對(duì)象
        RequestState rs = new RequestState();
        // 將請(qǐng)求添加到狀態(tài),以便它可以被來(lái)回傳遞
        rs.Request = wreq;
        // 發(fā)出異步請(qǐng)求
        IAsyncResult r = (IAsyncResult)wreq.BeginGetResponse(new AsyncCallback(RespCallback), rs);
        // 將 ManualResetEvent 設(shè)置為 Wait,
        // 以便在調(diào)用回調(diào)前,應(yīng)用程序不退出
        allDone.WaitOne();
    }
    public static void showusage()
    {
        Console.WriteLine("嘗試獲取 (GET) 一個(gè) URL");
        Console.WriteLine("\r\n用法::");
        Console.WriteLine("ClientGetAsync URL");
        Console.WriteLine("示例::");
        Console.WriteLine("ClientGetAsync http://www.microsoft.com/net/");
    }
    private static void RespCallback(IAsyncResult ar)
    {
        // 從異步結(jié)果獲取 RequestState 對(duì)象
        RequestState rs = (RequestState)ar.AsyncState;
        // 從 RequestState 獲取 HttpWebRequest
        HttpWebRequest req = rs.Request;
        // 調(diào)用 EndGetResponse 生成 HttpWebResponse 對(duì)象
        // 該對(duì)象來(lái)自上面發(fā)出的請(qǐng)求
        HttpWebResponse resp = (HttpWebResponse)req.EndGetResponse(ar);
        // 既然我們擁有了響應(yīng),就該從
        // 響應(yīng)流開(kāi)始讀取數(shù)據(jù)了
        Stream ResponseStream = resp.GetResponseStream();
        // 該讀取操作也使用異步完成,所以我們
        // 將要以 RequestState 存儲(chǔ)流
        rs.ResponseStream = ResponseStream;
        // 請(qǐng)注意,rs.BufferRead 被傳入到 BeginRead。
        // 這是數(shù)據(jù)將被讀入的位置。
        IAsyncResult iarRead = ResponseStream.BeginRead(rs.BufferRead, 0, BUFFER_SIZE, new AsyncCallback(ReadCallBack), rs);
    }
    private static void ReadCallBack(IAsyncResult asyncResult)
    {
        // 從 asyncresult 獲取 RequestState 對(duì)象
        RequestState rs = (RequestState)asyncResult.AsyncState;
        // 取出在 RespCallback 中設(shè)置的 ResponseStream
        Stream responseStream = rs.ResponseStream;
        // 此時(shí) rs.BufferRead 中應(yīng)該有一些數(shù)據(jù)。
        // 讀取操作將告訴我們那里是否有數(shù)據(jù)
        int read = responseStream.EndRead(asyncResult);
        if (read > 0)
        {
            // 準(zhǔn)備 Char 數(shù)組緩沖區(qū),用于向 Unicode 轉(zhuǎn)換
            Char[] charBuffer = new Char[BUFFER_SIZE];
            // 將字節(jié)流轉(zhuǎn)換為 Char 數(shù)組,然后轉(zhuǎn)換為字符串
            // len 顯示多少字符被轉(zhuǎn)換為 Unicode
            int len = rs.StreamDecode.GetChars(rs.BufferRead, 0, read, charBuffer, 0);
            String str = new String(charBuffer, 0, len);
            // 將最近讀取的數(shù)據(jù)追加到 RequestData stringbuilder 對(duì)象中,
            // 該對(duì)象包含在 RequestState 中
            rs.RequestData.Append(str);
            // 現(xiàn)在發(fā)出另一個(gè)異步調(diào)用,讀取更多的數(shù)據(jù)
            // 請(qǐng)注意,將不斷調(diào)用此過(guò)程,直到
            // responseStream.EndRead 返回 -1
            IAsyncResult ar = responseStream.BeginRead(rs.BufferRead, 0, BUFFER_SIZE, new AsyncCallback(ReadCallBack), rs);
        }
        else
        {
            if (rs.RequestData.Length > 1)
            {
                // 所有數(shù)據(jù)都已被讀取,因此將其顯示到控制臺(tái)
                string strContent;
                strContent = rs.RequestData.ToString();
                Console.WriteLine(strContent);
            }
            // 關(guān)閉響應(yīng)流
            responseStream.Close();
            // 設(shè)置 ManualResetEvent,以便主線程可以退出
            allDone.Set();
        }
        return;
    }
}

在這里有回調(diào)函數(shù),且異步回調(diào)中又有異步操作。
首先是異步獲得ResponseStream,然后異步讀取數(shù)據(jù)。
這個(gè)程序非常經(jīng)典。從中可以學(xué)到很多東西的。我們來(lái)共同探討。
總結(jié)
上面說(shuō)過(guò),.net framework 可以異步調(diào)用任何方法。所以異步用處廣泛。
在.net framework 類庫(kù)中也有很多異步調(diào)用的方法。一般都是已Begin開(kāi)頭End結(jié)尾構(gòu)成一對(duì),異步委托方法,外加兩個(gè)回調(diào)函數(shù)和AsyncState參數(shù),組成異步操作的宏觀體現(xiàn)。所以要做異步編程,不要忘了委托delegate、Begin,End,AsyncCallBack委托,AsyncState實(shí)例(在回調(diào)函數(shù)中通過(guò)IAsyncResult.AsyncState來(lái)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換),IAsycResult(監(jiān)控異步),就足以理解異步真諦了。

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