.NET异步编程之回调
C#中异步和多线程的区别是什么呢?异步和多线程两者都可以达到避免调用线程阻塞的目的,从而提高软件的可响应性。甚至有些时候我们就认为异步和多线程是等同的概念。但是,异步和多线程还是有一些区别的。而这些区别造成了使用异步和多线程的时机的区别。
异步操作的本质
所有的程序最终都会由计算机硬件来执行,所以为了更好的理解异步操作的本质,我们有必要了解一下它的硬件基础。 熟悉电脑硬件的朋友肯定对DMA这个词不陌生,硬盘、光驱的技术规格中都有明确DMA的模式指标,其实网卡、声卡、显卡也是有DMA功能的。DMA就是直 接内存访问的意思,也就是说,拥有DMA功能的硬件在和内存进行数据交换的时候可以不消耗CPU资源。只要CPU在发起数据传输时发送一个指令,硬件就开 始自己和内存交换数据,在传输完成之后硬件会触发一个中断来通知操作完成。这些无须消耗CPU时间的I/O操作正是异步操作的硬件基础。所以即使在DOS 这样的单进程(而且无线程概念)系统中也同样可以发起异步的DMA操作。
线程的本质
线程不是一个计算机硬件的功能,而是操作系统提供的一种逻辑功能,线程本质上是进程中一段并发运行的代码,所以线程需要操作系统投入CPU资源来运行和调度。
异步操作的优缺点
因为异步操作无须额外的线程负担,并且使用回调的方式进行处理,在设计良好的情况下,处理函数可以不必使用共享变量(即使无法完全不用,最起码可以减少 共享变量的数量),减少了死锁的可能。当然异步操作也并非完美无暇。编写异步操作的复杂程度较高,程序主要使用回调方式进行处理,与普通人的思维方式有些出入,而且难以调试。
多线程的优缺点
多线程的优点很明显,线程中的处理程序依然是顺序执行,符合普通人的思维习惯,所以编程简单。但是多线程的缺点也同样明显,线程的使用(滥用)会给系统带来上下文切换的额外负担。并且线程间的共享变量可能造成死锁的出现。
适用范围
在了解了线程与异步操作各自的优缺点之后,我们可以来探讨一下线程和异步的合理用途。我认为:当需要执行I/O操作时,使用异步操作比使用线程+同步 I/O操作更合适。I/O操作不仅包括了直接的文件、网络的读写,还包括数据库操作、Web Service、HttpRequest以及.net Remoting等跨进程的调用。
而线程的适用范围则是那种需要长时间CPU运算的场合,例如耗时较长的图形处理和算法执行。但是往往由于使用线程编程的简单和符合习惯,所以很多朋友往往会使用线程来执行耗时较长的I/O操作。这样在只有少数几个并发操作的时候还无伤大雅,如果需要处理大量的并发操作时就不合适了。
实现异步编程有4种方法可供选择,这4种访求实际上也对应着4种异步调用的模式,分为“等待”和“回调”两大类。
回调 当然属于“回调”类。推荐!!!!
之前三种方法者在等待异步方法执行完毕后才能拿到执行的结果,期间主线程均处于等待状态。回调和它们最大的区别是,在调用BeginInvoke时只要提供了回调方法,那么主线程就不必要再等待异步线程工作完毕,异步线程在工作结束后会主动调用我们提供的回调方法,并在回调方法中做相应的处理。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading; namespace 异步调用实现方法汇总4
{
/// <summary>
/// 异步调用方法总结:
/// 4.回调
/// 之前三种方法者在等待异步方法执行完毕后才能拿到执行的结果,期间主线程均处于等待状态。
/// 回调和它们最大的区别是,在调用BeginInvoke时只要提供了回调方法,那么主线程就不必要再等待异步线程工作完毕,
/// 异步线程在工作结束后会主动调用我们提供的回调方法,并在回调方法中做相应的处理,例如显示异步调用的结果。
/// </summary>
class Program
{
public delegate void PrintDelegate(string s);
static void Main(string[] args)
{
PrintDelegate printDelegate = Print;
Console.WriteLine("主线程.");
printDelegate.BeginInvoke("Hello world.", PrintComeplete, printDelegate);
Console.WriteLine("主线程继续执行..."); Console.WriteLine("Press any key to continue...");
Console.ReadKey(true);
}
public static void Print(string s)
{
Console.WriteLine("当前线程:"+s);
Thread.Sleep(5000);
}
//回调方法要求
//1.返回类型为void
//2.只有一个参数IAsyncResult
public static void PrintComeplete(IAsyncResult result)
{
(result.AsyncState as PrintDelegate).EndInvoke(result);
Console.WriteLine("当前线程结束." + result.AsyncState.ToString());
}
}
}

需要注意的地方,代码中都有注明了,程序运行结果如下:
第一种方法:BeginEnvoke EndEnvoke方法,属于“等待”类。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading; namespace 异步调用实现方法汇总
{
/// <summary>
/// 异步调用方法总结:
/// 1.BeginEnvoke EndEnvoke
/// 当使用BeginInvoke异步调用方法时,如果方法未执行完,EndInvoke方法就会一直阻塞,直到被调用的方法执行完毕
/// </summary>
class Program
{
public delegate void PrintDelegate(string s);
static void Main(string[] args)
{
PrintDelegate printDelegate = Print;
Console.WriteLine("主线程"); IAsyncResult result= printDelegate.BeginInvoke("Hello World.", null, null);
Console.WriteLine("主线程继续执行...");
//当使用BeginInvoke异步调用方法时,如果方法未执行完,EndInvoke方法就会一直阻塞,直到被调用的方法执行完毕
printDelegate.EndInvoke(result); Console.WriteLine("Press any key to continue...");
Console.ReadKey(true);
} public static void Print(string s)
{
Console.WriteLine("异步线程开始执行:"+s);
Thread.Sleep(5000);
}
}
}

需要注意的地方,代码中都有注明了,程序运行结果如下:
第二种方法:WaitOne。同样属于“等待”类。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading; namespace 异步调用实现方法汇总2
{
/// <summary>
/// 异步调用方法总结:
/// 2.WaitOne
/// 可以看到,与EndInvoke类似,只是用WaitOne函数代码了EndInvoke而已。
/// </summary>
class Program
{
public delegate void PrintDelegate(string s);
static void Main(string[] args)
{
PrintDelegate printDelegate = Print;
Console.WriteLine("主线程");
IAsyncResult result = printDelegate.BeginInvoke("Hello World.", null, null);
Console.WriteLine("主线程继续执行...");
result.AsyncWaitHandle.WaitOne(-1, false); Console.WriteLine("Press any key to continue...");
Console.ReadKey(true);
}
public static void Print(string s)
{
Console.WriteLine("异步线程开始执行:" + s);
Thread.Sleep(5000);
}
}
}

需要注意的地方,代码中都有注明了,程序运行结果如下:
第三种方法:轮询。也是属于“等待”类。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading; namespace 异步调用实现方法汇总3
{
/// <summary>
/// 异步调用方法总结:
/// 3.轮询
/// 之前提到的两种方法,只能等下异步方法执行完毕,
/// 在完毕之前没有任何提示信息,整个程序就像没有响应一样,用户体验不好,
/// 可以通过检查IasyncResult类型的IsCompleted属性来检查异步调用是否完成,
/// 如果没有完成,则可以适时地显示一些提示信息
/// </summary>
class Program
{
public delegate void PrintDelegate(string s);
static void Main(string[] args)
{
PrintDelegate printDelegate = Print;
Console.WriteLine("主线程:"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId );
IAsyncResult result = printDelegate.BeginInvoke("Hello world.", null, null);
Console.WriteLine("主线程:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ",继续执行...");
while (!result.IsCompleted)
{
Console.WriteLine(".");
Thread.Sleep(500);
} Console.WriteLine("主线程:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + " Press any key to continue...");
Console.ReadKey(true);
}
public static void Print(string s)
{
Console.WriteLine("当前线程:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + s);
Thread.Sleep(5000);
}
}
}

需要注意的地方,代码中都有注明了,程序运行结果如下:
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