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.NET中的async和await關(guān)鍵字使用及Task異步調(diào)用實(shí)例

 更新時(shí)間:2014年07月16日 09:31:06   投稿:junjie  
這篇文章主要介紹了.NET中的async和await關(guān)鍵字使用及Task異步調(diào)用實(shí)例,本文還包含了取消執(zhí)行和顯示進(jìn)度的例子,需要的朋友可以參考下

其實(shí)早在.NET 4.5的時(shí)候M$就在.NET中引入了async和await關(guān)鍵字(VB為Async和Await)來簡(jiǎn)化異步調(diào)用的編程模式。我也早就體驗(yàn)過了,現(xiàn)在寫一篇日志來記錄一下順便湊日志數(shù)量(以后面試之前可以用這個(gè)“復(fù)習(xí)”一下)。

(一)傳統(tǒng)的異步調(diào)用

在比較“古老”的C#程序中經(jīng)??梢钥吹絀AsyncResult、BeginInvoke之類的異步調(diào)用“蹤跡”。先來簡(jiǎn)單的復(fù)習(xí)一下吧。

假如我們有一個(gè)方法生成字符串,而生成這個(gè)字符串需要10秒中的時(shí)間:

復(fù)制代碼 代碼如下:

public class WasteTimeObject
{
    public string GetSlowString(int begin, int length)
    {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();

        for (int i = begin; i < begin + length; i++)
        {
            sb.Append(WasteTime(i) + " ");
        }

        return sb.ToString();
    }

    private string WasteTime(int current)
    {
        System.Threading.Thread.Sleep(1000);
        return current.ToString();
    }
}

我們?cè)僮鲆粋€(gè)窗口,用來請(qǐng)求這個(gè)方法并把字符串顯示到文本框中。使用同步調(diào)用肯定會(huì)把UI線程阻塞掉,要想不把UI阻塞掉就要另起一個(gè)線程了?;镜牟襟E如下:

創(chuàng)建一個(gè)異步調(diào)用的委托:

復(fù)制代碼 代碼如下:

public delegate string GetSlowStringDelegate(int begin, int length);

然后呢,再異步調(diào)用這個(gè)委托:

復(fù)制代碼 代碼如下:

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    WasteTimeObject ad = new WasteTimeObject();
    GetSlowStringDelegate d = ad.GetSlowString;

    textBox1.Text = "Requesting string, please wait...";

    IAsyncResult ar = d.BeginInvoke(1, 10, TaskComplete, d);
}

這里的BeginInvoke會(huì)在原來的基礎(chǔ)上再附加兩個(gè)參數(shù):表示執(zhí)行完畢后的回調(diào)方法AsyncCallBack,最后一個(gè)參數(shù)可以是任何對(duì)象,以便從回調(diào)方法中訪問它。不過一般情況都是傳遞的委托實(shí)例,以便獲取調(diào)用的結(jié)果。

當(dāng)然我們也可以不用回調(diào)方法,這樣就只好不斷地循環(huán)查詢是否執(zhí)行完成了。

然后我們就要編寫AsyncCallBack這個(gè)回調(diào)方法了,它接受一個(gè)IAsyncResult類型的對(duì)象表示異步調(diào)用的結(jié)果:

復(fù)制代碼 代碼如下:

private void TaskComplete(IAsyncResult ar)
{
    if (ar == null) return;
    GetSlowStringDelegate d = ar.AsyncState as GetSlowStringDelegate;
    if (d == null) throw new Exception("Invalue object type");
    string result = d.EndInvoke(ar);
    this.Invoke(new Action(() => UpdateTextResult(result)));
}

調(diào)用委托實(shí)例的EndInvoke方法并傳入IAsyncResult類型的對(duì)象用以獲取GetSlowString的返回結(jié)果。

回調(diào)方法是委托線程調(diào)用的,因此它不能直接訪問UI,所以我們使用窗體的Invoke方法在主線程中顯示結(jié)果。如果委托方法拋出異常,將會(huì)在EndInvoke時(shí)拋出。

(二)使用Task類型

可以看到使用傳統(tǒng)的辦法編寫異步調(diào)用很麻煩,特別是如果這種調(diào)用很多,那么我們的程序就會(huì)變成很復(fù)雜,邏輯很亂。

.NET 4.5提供的新的異步變成模式就很好地解決了這個(gè)問題(其實(shí)本質(zhì)上應(yīng)該是.NET自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了很多操作),使編寫異步代碼和同步調(diào)用一樣邏輯清晰。

首先來看看微軟的例子:

復(fù)制代碼 代碼如下:

private async Task SumPageSizesAsync()
{
    // To use the HttpClient type in desktop apps, you must include a using directive and add a
    // reference for the System.Net.Http namespace.
    HttpClient client = new HttpClient();

    // Equivalently, now that you see how it works, you can write the same thing in a single line.
    byte[] urlContents = await client.GetByteArrayAsync(url);
    // . . .
}

可以看出,使用await關(guān)鍵字后,.NET會(huì)自動(dòng)把返回結(jié)果包裝在一個(gè)Task類型的對(duì)象中。對(duì)于這個(gè)示例,方法是沒有返回結(jié)果的。而對(duì)有返回結(jié)果的方法,就要使用Task<T>了:

復(fù)制代碼 代碼如下:

public async Task<string> WaitAsynchronouslyAsync()
{
    await Task.Delay(10000);
    return "Finished";
}

總而言之,使用await表達(dá)式時(shí),控制會(huì)返回到調(diào)用此方法的線程中;在await等待的方法執(zhí)行完畢后,控制會(huì)自動(dòng)返回到下面的語(yǔ)句中。發(fā)生異常時(shí),異常會(huì)在await表達(dá)式中拋出。

對(duì)于我們這個(gè)例子,我們編寫的代碼如下:

復(fù)制代碼 代碼如下:

private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    textBox1.Text = "Requesting string, please wait...";

    WasteTimeObject ad = new WasteTimeObject();

    string result = await Task.Run(() => ad.GetSlowString(1, 10));

    //Update UI to display the result
    textBox1.Text = result;
}

我們使用Task類新建一個(gè)工作線程并執(zhí)行。當(dāng)然我們也可以像M$給的例子那樣改造一下GetSlowString,這樣就不需要加上Task.Run了。(基本上,這種方法都會(huì)以Async后綴結(jié)尾。)

如何?原來的:創(chuàng)建異步委托→回調(diào)一氣呵成。另外還有一點(diǎn),await下面的語(yǔ)句是由主線程調(diào)用的,不是由新的線程調(diào)用,所以我們可以直接訪問UI。

(三)取消執(zhí)行和顯示進(jìn)度

最后一個(gè)要記錄的,就是如何給異步調(diào)用添加進(jìn)度條,并能讓用戶取消操作。界面就是下面這樣:

使用最終完成的代碼來說明吧。首先改造GetSlowString方法,使之支持取消和匯報(bào)進(jìn)度:

復(fù)制代碼 代碼如下:

public string GetSlowString(int begin, int length, IProgress<int> progress, CancellationToken cancel)
{
    StringBuilder sb = new StringBuilder();

    for (int i = begin; i < begin + length; i++)
    {
        sb.Append(WasteTime(i) + " ");

        cancel.ThrowIfCancellationRequested();

        if (progress != null)
            progress.Report((int)((double)(i - begin + 1) * 100 / length));
    }

    return sb.ToString();
}

IProgress<T>類型的對(duì)象有一個(gè)Report方法,執(zhí)行這個(gè)方法實(shí)際上會(huì)調(diào)用自定義的更新進(jìn)度的方法,這個(gè)方法(使用委托或匿名方法皆可)是在生成Progress<T>對(duì)象的時(shí)候指定的:

復(fù)制代碼 代碼如下:

IProgress<int> progress = new Progress<int>((progressValue) => { progressBar1.Value = progressValue; });

神奇的是,這個(gè)方法是由主線程調(diào)用的,如果不是這樣,它就不能更新我們界面上的控件。所以說微軟提供的新機(jī)制幫我們簡(jiǎn)化了很多工作。

CancellationToken用于指定該方法“綁定”的取消上下文,如果這個(gè)對(duì)象執(zhí)行過Cancel方法(用戶點(diǎn)擊了Cancel按鈕),那么訪問ThrowIfCancellationRequested時(shí)就會(huì)拋出OperationCanceledException類型的異常。這種機(jī)制的靈活性在于中止執(zhí)行的位置是可以自行確定的,不會(huì)出現(xiàn)取消時(shí)自己都不知道執(zhí)行到哪行代碼的情況。

總而言之,單擊request按鈕的代碼我們修改如下:

復(fù)制代碼 代碼如下:

private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{

    cancelSource = new CancellationTokenSource();
    IProgress<int> progress = new Progress<int>((progressValue) => { progressBar1.Value = progressValue; });

    textBox1.Text = "Requesting string, please wait...";
    button1.Enabled = false; button2.Enabled = true;

    WasteTimeObject ad = new WasteTimeObject();

    try
    {
        string result = await Task.Run(() => ad.GetSlowString(1, 10, progress, cancelSource.Token),
            cancelSource.Token);
        //Update UI to display the result
        textBox1.Text = result;
        button2.Enabled = false;  //Disable cancel button
    }
    catch (OperationCanceledException)
    {
        textBox1.Text = "You canceled the operation.";
    }

}

取消按鈕的代碼就很簡(jiǎn)單了:

復(fù)制代碼 代碼如下:

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (cancelSource != null) cancelSource.Cancel();
    button2.Enabled = false;
}

至此,Task機(jī)制的初步體驗(yàn)就到此完成。以后有機(jī)會(huì)在研究下更高階的內(nèi)容吧。

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