C#多线程和异步（三）——一些异步编程模式

一、任务并行库

　　任务并行库（Task Parellel Library）是BCL中的一个类库，极大地简化了并行编程，这里以Parallel.For和Parallel.ForEach为例。在C#中for/foreach循环使用十分普遍，如果迭代不依赖与上次迭代的结果时，把迭代放在 不同的处理器上并行处理 将很大地提高运行效率，Parallel.For和Parallel.ForEach就是为这个目的而设计的。

一个栗子：

     static void Main(string[] args)
        {
            //Parallel.For  计算0到10的平方
            Parallel.For(1, 6, i =>
            {
                Console.WriteLine("The square of {0} is {1}", i, i * i);
            });

            //Parallel.ForEach 计算每个字符串的长度
            string[] strs = { "We", "hold", "these", "truths" };
            Parallel.ForEach(strs, i => Console.WriteLine("{0} has {1} letters",i,i.Length));
            Console.ReadKey();
        }

运行结果：

 

 二、计时器(Timer)

　　计时器提供了一种 定期重复运行异步方法 的方式，当计时器到期后，系统从线程池中的线程上开启一个回调方法，把state作为参数，并开始运行。

Timer最常用的构造函数如下：

Timer(TimeCallback callback,object state,uint dueTime, uint period)

callback是一个返回值为void的委托，state为传入callback的参数，dueTime为第一次调用前的时间，period为两次调用的时间间隔

 一个栗子：

 class Program
    {
        int count = 0;
        void Run(object state)
        {
            Console.WriteLine("{0},已经调用了{1}次了", state, ++count);
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            Program p = new Program();
            //2000毫秒后开始调用，每次间隔1000毫秒
            Timer timer = new Timer(p.Run, "hello", 2000, 1000);
            Console.WriteLine("Timer start");
            
            Console.ReadLine();
        }
    }

执行结果：

 三、委托执行异步

　　使用委托执行异步，使用的是引用方法，如果一个委托对象在调用列表中只有一个方法（这个方法就是引用方法），它就可以异步执行这个方法。委托类有两个方法BeginIvoke和EndInvoke。

　　 BeginInvoke :执行BeginInvoke方法时，会线程池中获取一个独立线程来执行引用方法，并立即返回到原始线程一个实现IAsyncResult接口的对象的引用（该对象包含了线程池中线程运行异步方法的状态），原始线程继续执行，而引用方法在线程池的线程中并行执行。

　　 EndInvoke  : 获取异步方法调用返回的值，并释放资源，该方法把异步方法的返回值作为自己的返回值。

委托执行异步编程的3种模式：

　　等待一直到完成（wait-until-done）：在发起了异步方法，原始线程执行到EndInvoke时就中断并且等异步方法完成完成后再继续。

　　轮询（polling）:原始线程定期检查发起的线程是否完成（通过IAsyncResult.IsCompleted属性判断），如果没有则继续进行原始线程中的任务。

　　回调（callback）：原始线程一直执行，无需等待或检查发起的线程是否完成，在发起的线程中的引用方法完成之后，发起线程会调用回调方法，由回调方法在调用EndInvoke之前处理异步方法的结果。

 

①等待一直到完成模式

　　原始线程执行到EndInvoke，如果异步任务没有完成就一直等待

    delegate int MyDel(int first,int second);//委托声明
    class Program
    {
        static int Sum(int x, int y)
        {
            Thread.Sleep(1000);
            return x + y;
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            MyDel del = Sum;
            //调用异步操作（第三个参数是回调函数，第四个参数是额外的值）
            IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(3, 5, null, null);
            
            //doSomehing...
            
            //☆☆☆  执行EndInvoke,如果引用方法Sum没有执行完成，主线程就等待其完成
            int result = del.EndInvoke(iar);
            Console.WriteLine(result);
        }
    }

 ②轮询模式

　　定期查询任务是否完成：

    delegate int MyDel(int first,int second);//委托声明
    class Program
    {
        static int Sum(int x, int y)
        {
            Thread.Sleep(1000);
            return x + y;
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            MyDel del = Sum;
            IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(3, 5, null, null);
            
            //☆☆☆ 通过iar.IsCompleted定期查询完成状态
            while (!iar.IsCompleted)//IsCompleted表示调用的异步操作是否完成
            {
                //doSomething
                Thread.Sleep(300);
                Console.WriteLine("no done");
            }
            int result = del.EndInvoke(iar);
            Console.WriteLine(result);
            Console.ReadKey();
        }
    }

③回调模式

原始线程执行委托的BeginInvoke后就不管新线程的事了，委托中的引用方法执行完成后，在回调函数中获取结果并处理，执行委托的EndInvoke方法

    delegate int MyDel(int first,int second);//委托声明
    class Program
    {
        static int Sum(int x, int y)
        {
            Thread.Sleep(1000);
            return x + y;
        }
        
        //回调方法的签名和返回值类型必须和AsyncCallBack委托类型一致
        //输入参数为IAsyncResult,返回值是Void类型
       static void CallWhenDone(IAsyncResult iar){
           AsyncResult ar = (AsyncResult)iar;
           MyDel del = (MyDel)ar.AsyncDelegate;
           int result = del.EndInvoke(iar);
           Console.WriteLine("回调函数执行EndInvoke");
           Console.WriteLine("result:{0}", result);
           Console.WriteLine("回调函数完成");
        }     
        
        static void Main(string[] args)
        {
            MyDel del = Sum;
            //执行BeginInvoke方法后原始线程就不用管了，在自定义的回调函数（CallWhenDone）中执行EndInvoke方法
            IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(3, 5, CallWhenDone, null);
            Console.WriteLine("开启新线程，异步任务完成后执行回调函数");
            //doSomething
            Console.WriteLine("回调执行不阻塞原始线程");
            Console.ReadKey();
        }
    }

执行结果：

还有一些其他的异步编程模式如BackgroundWorker，注意的地方：async/await是默认都是在主线程中完成的，而Timer/任务并行/BackgroundWorker是开启了一个新线程实现异步的。