一文說通C#中的異步編程補遺

前文寫了關於C#中的異步編程。後臺有無數人在討論，不少人把異步和多線程混了。

文章在這兒：一文說通C#中的異步編程

因此，本文從體系的角度，再寫一下這個異步編程。

 

1、C#中的異步編程演變

1. 異步編程模型

這是C#中早期的異步模型，經過IAsyncResult接口來實現。

實現的代碼大致是這個樣子：

class MyClass
{
    IAsyncResult BeginAction(para ..., AsyncCallback callback, object state);
    T EndAction(IAsyncResult async_result);
}

這種方式在一些庫裏還有保留，像FileSteam類裏的BeginRead和EndRead方法組，就是這種方式。

編程時，不建議用這種方式。

2. 基於事件的異步模型

這是C#中間一個過渡時期的異步模型，核心是基於一個或多個事件、事件處理委託的派生類型，是一種使用多線程的模式。

這個模式在類庫裏，多用在Winform/WPF中的組件的事件處理，你能夠隨便拿一個Framework 4.5之前的組件去研究，大多數都是這種方式。

這種方式的實現大致是這個樣子：

class MyClass
{
  void ActionAsync(para ...);
  event ActionCompletedEventHandler action_completed;
}

這種方式使用多線程，因此，它具備多線程的所有特色和要求。

從微軟的建議來看，Framework 4.5之後，並不推薦使用這種模式。

3. 基於任務的異步模型

這種異步模型從Framework 4.0之後引入，使用單一方法來表示異步的開始和完成。這是目前推薦的異步開發方式。在上個文章中的異步模式，就是這個方式。

這個方式的代碼實現是這樣的：

class MyClass
{
  Task<T> ActionAsync(para ...);
}

 

咱們所說的異步，包括前文講的異步，所有是基於這個基於任務的異步模型來討論。

在這個模型下，前文說過，異步不是多線程。今天再強調一遍，異步不只不是多線程，同時異步也不必定會使用多線程。

    爲了防止不提供原網址的轉載，特在這裏加上原文連接：http://www.javashuo.com/article/p-actnntok-na.html

2、異步模型中的「任務」

先來看看任務：Task和Task<T>，這是異步模型的核心。

這個「任務」，是一種「承諾」，承諾會在稍後完成任務。

它有兩個關鍵字：async和await。注意：是await，不是wait。這兒再強調一下，Task.Wait是個同步方法，用在多線程中等待。Task是Thread的子集，所以繼承了Wait方法，但這個方法不是給異步用的。

在某些狀況下，異步能夠採用多線程來實現，這時候，Task.Wait能夠用，但這是以多線程的身份來使用的，用出問題要查線程，而不是異步。

關於異步中Task和async、await配合的部分，能夠去看前一個文章。地址在：一文說通C#中的異步編程，這兒再也不說了。

3、異步編程的兩種模式

1. 單線程模式

先看代碼：

Task<string> GetHtmlAsync()
{
  var client = new HttpClient();
  var gettask = client.GetStringAsync("https://home.cnblogs.com/u/tiger-wang");

  return await gettask;
}

這種模式下，這個異步工做於單線程狀態。代碼雖然返回一個任務Task<T>，在這個任務依然在主線程中，並無生成一個新的線程。換句話說，這種方式不額外佔用線程池資源，也不須要考慮多線程開發中線程鎖定、數據一致性等問題。

由於線程沒有切換，因此也不存在上下文切換的問題。

2. 多線程模式

既然Task派生自Thread，固然也能夠用多線程來實現異步。

看代碼：

Task<string> GetHtmlAsync()
{
  var gettask = Task.Run(() => {
    var client = new HttpClient();
    return client.GetStringAsync("https://home.cnblogs.com/u/tiger-wang");
  });

  return await gettask;
}

對方上一段代碼，把調用client.GetStringAsync的部分放到了Task.Run裏。

這種方式中，異步被放到了主線程之外的新線程中執行，換句話說，這個異步在以多線程的方式執行。

在這種模式下，async和await的配合，以及對程序執行次序的控制，跟單線程模式是徹底同樣的。可是要注意，前邊說了，async和await是異步的關鍵字，它無論多線程的事，也不會爲多線程提供任何保護。多線程中的併發鎖、數據鎖、上下文切換，還須要以多線程的方式另外搞定。Task.Run的內部代碼會佔用線程池資源，並在一個可用的線程上與主線程並行運行。

4、異步的兩個額外狀態

1. 取消

異步針對的是須要消耗長時間運行的工做。在工做過程當中，若是須要，咱們能夠取消異步的運行。系統提供了一個類CancellationToken來處理這個工做。

定義方式：

Task<T> ActionAsync(para ..., CancellationToken cancellationtoken);

調用方式：

CancellationTokenSource source = new CancellationTokenSource();
CancellationToken cancel_token = source.Token;

await ActionAsync(para, cancel_token);

須要取消時：

source.Cancel();

就能夠了。

在作API時，異步中加個CancellationToken，是基本的代碼禮節。

2. 進度

長時間運行，若是能給出個進度也不錯。

定義方式：

Task<T> ActionAsync(para ..., IProgress<T> progress);

其中，T是須要返回的進度值，能夠是各類須要的類型。

固然，咱們須要實現IProgress：

public class Progress<T> : IProgress<T>  
{  
    public Progress();  
    public Progress(Action<T> handler);  
    protected virtual void OnReport(T value);  
    public event EventHandler<T> ProgressChanged;  
}  

IProgress<T>經過回調來發送進度值，引起捕獲並處理。

 

全文完。

 

這篇文章是對前一篇文章的補充和擴展。因此，要兩篇一塊兒看，才更好。

一文說通C#中的異步編程

 

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