C#中的异步调用及异步设计模式(一)

近期项目中使用了不少异步操作，关于“异步”做个总结。总结的内容大部分都来自于MSDN，还有一些自己的心得。

关于“异步”的使用可分为：使用层面和类库设计层面，细分如下：

一、使用异步方式调用同步方法（使用层面）。

二、使用 IAsyncResult 调用异步方法（使用层面）。

三、基于 IAsyncResult 的异步设计模式（设计层面）。

四、基于事件的异步模式（设计层面）。

关于上述异步编程的几个方面，下面分别做以详述。

一、使用异步方式调用同步方法（使用层面）

.NET Framework 允许您异步调用任何方法。为此，应定义与您要调用的方法具有相同签名的委托；公共语言运行库会自动使用适当的签名为该委托定义 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法。BeginInvoke 方法可启动异步调用，EndInvoke 方法检索异步调用的结果。调用 BeginInvoke 后可随时调用 EndInvoke 方法；如果异步调用尚未完成，EndInvoke 将一直阻止调用线程，直到异步调用完成后才允许调用线程执行。

该调用方式是使用委托进行异步调用，其实质是：调用“BeginInvoke”方法，公共语言运行库 (CLR) 将对请求进行排队并立即返回到调用方。将对来自线程池的线程调用该目标方法。提交请求的原始线程*地继续与目标方法并行执行，该目标方法是在线程池线程运行的。

在异步调用启动后，在等待异步调用结果的时候，可以进行以下四种方法。

·                     进行某些操作，然后调用 EndInvoke 一直阻止到调用完成。

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1. using System;  
2. using System.Threading;  
3.   
4. namespace Examples.AdvancedProgramming.AsynchronousOperations  
5. {  
6.     public class AsyncMain  
7.     {  
8.         public static void Main()  
9.         {  
10.             // The asynchronous method puts the thread id here.  
11.             int threadId;  
12.   
13.             // Create an instance of the test class.  
14.             AsyncDemo ad = new AsyncDemo();  
15.   
16.             // Create the delegate.  
17.             AsyncMethodCaller caller = new AsyncMethodCaller(ad.TestMethod);  
18.   
19.             // Initiate the asychronous call.  
20.             IAsyncResult result = caller.BeginInvoke(3000,  
21.                 out threadId, null, null);  
22.   
23.             Thread.Sleep(0);  
24.             Console.WriteLine("Main thread {0} does some work.",  
25.                 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);  
26.   
27.             // 调用此方法将会一直等待异步操作完成，并阻塞当前线程。  
28.             string returnValue = caller.EndInvoke(out threadId, result);  
29.   
30.             Console.WriteLine("The call executed on thread {0}, with return value \"{1}\".",  
31.                 threadId, returnValue);  
32.         }  
33.     }  
34. }  

 

·                     进行某些操作，然后使用 IAsyncResult..::.AsyncWaitHandle 属性获取 WaitHandle，使用它的 WaitOne 方法(该方法可以设置一个超时时间)一直阻止执行直到发出 WaitHandle 信号，然后调用 EndInvoke。

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1. using System;  
2. using System.Threading;  
3.   
4. namespace Examples.AdvancedProgramming.AsynchronousOperations  
5. {  
6.     public class AsyncMain  
7.     {  
8.         static void Main()  
9.         {  
10.             // The asynchronous method puts the thread id here.  
11.             int threadId;  
12.   
13.             // Create an instance of the test class.  
14.             AsyncDemo ad = new AsyncDemo();  
15.   
16.             // Create the delegate.  
17.             AsyncMethodCaller caller = new AsyncMethodCaller(ad.TestMethod);  
18.   
19.             // Initiate the asychronous call.  
20.             IAsyncResult result = caller.BeginInvoke(3000,  
21.                 out threadId, null, null);  
22.   
23.             Thread.Sleep(0);  
24.             Console.WriteLine("Main thread {0} does some work.",  
25.                 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);  
26.   
27.             // 调用此方法将会一直等待异步操作完成，并阻塞当前线程。  
28.             result.AsyncWaitHandle.WaitOne();  
29.   
30.             // Perform additional processing here.  
31.             // Call EndInvoke to retrieve the results.  
32.             string returnValue = caller.EndInvoke(out threadId, result);  
33.   
34.             Console.WriteLine("The call executed on thread {0}, with return value \"{1}\".",  
35.                 threadId, returnValue);  
36.         }  
37.     }  
38. }  

 

·                     进行某些操作，然后轮询由 BeginInvoke 返回的 IAsyncResult，确定异步调用何时完成，然后调用 EndInvoke。

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1. using System;  
2. using System.Threading;  
3.   
4. namespace Examples.AdvancedProgramming.AsynchronousOperations  
5. {  
6.     public class AsyncMain  
7.     {  
8.         static void Main()  
9.         {  
10.             // The asynchronous method puts the thread id here.  
11.             int threadId;  
12.   
13.             // Create an instance of the test class.  
14.             AsyncDemo ad = new AsyncDemo();  
15.   
16.             // Create the delegate.  
17.             AsyncMethodCaller caller = new AsyncMethodCaller(ad.TestMethod);  
18.   
19.             // Initiate the asychronous call.  
20.             IAsyncResult result = caller.BeginInvoke(3000,  
21.                 out threadId, null, null);  
22.   
23.             // 等待结果返回  
24.             while (result.IsCompleted == false)  
25.             {  
26.                 Thread.Sleep(10);  
27.             }  
28.   
29.             // Call EndInvoke to retrieve the results.  
30.             string returnValue = caller.EndInvoke(out threadId, result);  
31.   
32.             Console.WriteLine("The call executed on thread {0}, with return value \"{1}\".",  
33.                 threadId, returnValue);  
34.         }  
35.     }  
36. }  

 

·                     将用于回调方法的委托传递给 BeginInvoke。异步调用完成后，将在 ThreadPool 线程上执行该方法。该回调方法将调用 EndInvoke。注意：该回调函数的执行是在另外一个线程上。

 

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1. using System;  
2. using System.Threading;  
3.   
4. namespace Examples.AdvancedProgramming.AsynchronousOperations  
5. {  
6.     public class AsyncMain   
7.     {  
8.         // Asynchronous method puts the thread id here.  
9.         private static int threadId;  
10.   
11.         static void Main() {  
12.             // Create an instance of the test class.  
13.             AsyncDemo ad = new AsyncDemo();  
14.   
15.             // Create the delegate.  
16.             AsyncMethodCaller caller = new AsyncMethodCaller(ad.TestMethod);  
17.   
18.             // Initiate the asychronous call.  Include an AsyncCallback  
19.             // delegate representing the callback method, and the data  
20.             // needed to call EndInvoke.  
21.             IAsyncResult result = caller.BeginInvoke(3000,  
22.                 out threadId,   
23.                 new AsyncCallback(CallbackMethod),  
24.                 caller );  
25.   
26.             Console.WriteLine("Press Enter to close application.");  
27.             Console.ReadLine();  
28.         }  
29.   
30.         // Callback method must have the same signature as the  
31.         // AsyncCallback delegate.  
32.         static void CallbackMethod(IAsyncResult ar)   
33.         {  
34.             // Retrieve the delegate.  
35.             AsyncMethodCaller caller = (AsyncMethodCaller) ar.AsyncState;  
36.   
37.             // Call EndInvoke to retrieve the results.  
38.             string returnValue = caller.EndInvoke(out threadId, ar);  
39.   
40.             Console.WriteLine("The call executed on thread {0}, with return value \"{1}\".",  
41.                 threadId, returnValue);  
42.         }  
43.     }  
44. }  

二、使用 IAsyncResult 调用异步方法（使用层面）

.NET Framework 的许多方面都支持异步编程功能，这些方面包括：

·                     文件 IO、流 IO、套接字 IO。

·                     网络。

·                     远程处理信道（HTTP、TCP）和代理。

·                     使用 ASP.NET 创建的 XML Web services。

·                     ASP.NET Web 窗体。

·                     使用 MessageQueue 类的消息队列。

这些已经实现了异步操作的类或组件，可以直接调用其异步方法（以Begin和End开头）。调用异步方法后等待结果可以参考“异步调用同步方法”的处理。

 

三、基于 IAsyncResult 的异步设计模式（设计层面）

待续...