[.net 面向對象程序設計進階] (19) 異步(Asynchronous) 使用異步建立快速響應和可伸縮性的應用程序

[.net 面向對象程序設計進階] (19) 異步(Asynchronous) 使用異步建立快速響應和可伸縮性的應用程序

本節導讀：

本節主要說明使用異步進行程序設計的優缺點及如何經過異步編程.

使用傳統方法BeginInvoke / EndInvoke來實現異步。

使用async/await 建立異步方法和事件。

經過異步編程建立具備快速響應和可伸縮性的應用程序。 

讀前必備：

A.委託 [.net 面向對象編程基礎]  (21) 委託

B.事件 [.net 面向對象編程基礎] (22) 事件

1.異步程序設計的優缺點:

A.讓用戶界面快速響應；對於耗時操做阻塞UI線程，經過異步回調可以使用UI快速響應。

B.建立高伸縮性的應用。對於服務端應用，建立更多線程來處理消耗資源較多，使用異步可以使用主線程繼續工做，不須要等待返回。使用程序具備更好的伸縮性。

對於異步的缺點，最主要一點就是比建立同步程序難度大一些，首先使用傳統的方法建立異步，比起同步更容易出錯。不過隨着.NET的不斷髮展和第三方異步組件的豐富，建立異步應用程序也變得愈來愈簡單了。

2.異步的實現

對於.NET中的異步編程，.NET在各個方向都幾乎提供了同步和異步的兩個方式來實現,在這裏咱們不能把.NET中所有的異步編程方法都列舉出來了，下面介紹幾種經常使用且實用的異步方法。

3.使用BeginInvoke / EndInvoke實現異步

3.1 簡單的異步示例

下面看一個簡單的示例： 

//使用一個有返回值的泛型委託來執行BeginInvoke
Func<string> myFunc = new Func<string>(()=>{
    Thread.Sleep(10);
    return "我是異步執行完成的返回值 當前時間：" + System.DateTime.Now.ToString();
});
IAsyncResult asynResult = myFunc.BeginInvoke(null, null);
//在異步沒有完成前，能夠作別的事
while (!asynResult.IsCompleted)
{
    //當不是true時，就執行這裏的代碼
    Console.WriteLine("當前異步是否完成：" + asynResult.IsCompleted + " 當前時間：" + System.DateTime.Now.ToString());
}
string result = myFunc.EndInvoke(asynResult);//當是true時，就將結果返回顯示

Console.WriteLine(result);

 運行結果以下：

 

在異步沒有完成時，能夠繼續工做作一些想作的事，異步完成後返回結果。

3.2 使用異步的超時 WaitOne 判斷異步完成

除了上面使用IsCompleted來判斷異步完成以外，也能夠使用超時來判斷異步的完成狀況

示例以下 ：

//使用一個有返回值的泛型委託來執行BeginInvoke
Func<string> myFunc = new Func<string>(()=>{
    int i = 0;
    while (i<99999999)
        ++i;
    return "異步執行完成的返回值" + (i).ToString() + " 當前時間：" + System.DateTime.Now.ToString();
   
});
IAsyncResult asynResult = myFunc.BeginInvoke(null, null);

while (!asynResult.AsyncWaitHandle.WaitOne(10, false))
    Console.Write("*");

string result = myFunc.EndInvoke(asynResult);
Console.Write("\n");
Console.WriteLine(result);

運行結果以下：

3.3 回調

畢竟上述兩種等待不是一個好的方法。咱們在前端開發中使用過ajax的同窗確定知道，前端中異步使用一個回調函數在異步完成後完成咱們想要作的事，.NET天然也有相似的回調方法，

看示例：

           
//使用一個有返回值的泛型委託來執行BeginInvoke
Func<string> myFunc = new Func<string>(()=>{
    int i = 0;
    while (i<99999999)
        ++i;
    return "異步執行完成的返回值" + (i).ToString() + " 當前時間：" + System.DateTime.Now.ToString();
   
});
IAsyncResult asynResult = myFunc.BeginInvoke((result) =>
{
    string rst = myFunc.EndInvoke(result);
    Console.WriteLine("異步完成了，我該返回結果了！");
    Console.WriteLine(rst);
}, null);

運行結果以下 ：

3.4 其它組件中的Begin\End異步方法

除了BeginInvoke / EndInvoke以外，.NET在不少類中提供了異步的方法,

如System.Net.HttpWebRequest類的BeginGetResponse和EndGetResponse方法，

這裏再也不一一列舉了，使用方法和上面的示例相似。

 4. async/await  

.NET 5.0 之後，讓異步編程變得更加簡單了，咱們介紹一下async和await。 

它讓咱們編寫異步程序變得和同步同樣簡單，不但減小了代碼量，並且不會由於異步讓咱們程序邏輯被打亂。 

4.1 異步方法 

下面使用async 和 await關鍵字來建立一個異步方法,

在第一個方法裏調用第二個異步方法，

第二個異步方法中使用了多線程。

聽起來很繞口，不過整個代碼編寫和同步方法沒有什麼區別，只是多一個關鍵字。

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("主線程開始..");
    AsyncMethod();
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine("主線程結束..");


    Console.ReadKey();
}

static async void AsyncMethod()
{
    Console.WriteLine("開始異步方法");
    var result = await MyMethod();
    Console.WriteLine("異步方法結束");
}

static async Task<int> MyMethod()
{
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        Console.WriteLine("異步執行" + i.ToString() + "..");
        await Task.Delay(1000); //模擬耗時操做
    }
    return 0;
}

運行結果以下： 

 

4.2 異步事件

下面使用一個WinForm應用程序來測試一下異步事件，咱們建立一個同步的Click事件和一個異步的Click事件，先觸發異步，而後緊接着觸發同步，看一下運行結果。 

//同步事件
private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    textBox1.Text += "同步執行開始..\r\n";          
    MyMethodFirst();
    textBox1.Text += "同步執行結束..\r\n";          
}
//同事事件調用方法
int MyMethodFirst()
{
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        textBox1.Text += "同步執行" + i.ToString() + "..\r\n";               
    }
    return 0;
}

//異步事件
private async  void button3_Click(object sender, EventArgs e)
{
    textBox1.Text += "異步執行開始..====\r\n";
    await MyMethodSencond();
    textBox1.Text += "異步執行結束..====\r\n";     
}
//異步事件調用方法
async Task<int> MyMethodSencond()
{
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        textBox1.Text += "異步執行" + i.ToString() +" ..====\r\n";          
        await Task.Delay(1000); //模擬耗時操做
    }
    return 0;
}

 運行結果以下：

5. 本節要點

A.使用傳統方法BeginInvoke / EndInvoke來實現異步

B.使用async/await 建立異步方法和事件

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