[.net 多线程]异步编程模式

.NET中的异步编程 - EAP/APM

从.NET 4.5开始，支持的三种异步编程模式：

• 基于事件的异步编程设计模式 （EAP，Event-based Asynchronous Pattern）
• 异步编程模型（APM，Asynchronous Programming Model）
• 基于任务的编程模型（TAP，Task-based Asynchronous Pattern）

基于任务的异步模式 (TAP) 是基于 System.Threading.Tasks 命名空间的 Task 和 Task<TResult>，用于表示任意异步操作。 TAP 是新开发的建议异步设计模式，之后再讨论。

先总结一下旧有的2种模式：EAP、APM。

从以下几个方面，看这2种异步编程方式的异同：

• 命名、参数、返回值
• 典型应用
• 捕获异常
• 状态
• 取消操作
• 进度报告

EAP

命名、参数、返回值

EAP的编程模式的代码命名有以下特点：

• 将有一个或多个名为 “[方法名称]Async” 的方法。这些方法可能会创建同步版本的镜像，这些同步版本会在当前线程上执行相同的操作。
• 该类还可能有一个 “[方法名称]Completed” 事件，监听异步方法的结果。
• 它可能会有一个 “[方法名称]AsyncCancel”（或只是 CancelAsync）方法，用于取消正在进行的异步操作。

参数和返回值都没有特殊规定，按照业务需求而定

典型应用

以请求一个Url为例

public class EAP_Typical
    {
        public static void AsyncRun()
        {
            Utility.Log("AsyncRun:start");
            //测试网址
            string url = http://sports.163.com/nba/;

            using (WebClient webClient = new WebClient())
            {
                //获取完成情况
                webClient.DownloadStringCompleted += new DownloadStringCompletedEventHandler(webClient_DownloadStringCompleted);
                webClient.DownloadStringAsync(new Uri(url));
                Utility.Log("AsyncRun:download_start");
            }
        }

        static void webClient_DownloadStringCompleted(object sender, DownloadStringCompletedEventArgs e)
        {
            string log = "AsyncRun:download_completed";

            //获取返回结果
            log += "|result_size=" + Utility.GetStrLen(e.Result);
            Utility.Log(log);
        }
    }

捕获异常

异常信息一般在Completed的事件参数中传递的。紧接上面的例子，如果需要获取返回的异常信息，则需要改写一下DownloadStringComleted的方法。

static void webClient_DownloadStringCompleted(object sender, DownloadStringCompletedEventArgs e)
        {

            string log = "AsyncRun:download_completed";
            if (e.Error != null)    //可见，在事件的参数传输异常信息
        {

                //出现异常，就记录异常
           log += "|error=" + e.Error.Message;
            }
            else
            {
                //没有出现异常，则记录结果
           log += "|result_size=" + Utility.GetStrLen(e.Result);
            }
            Utility.Log(log);
        }

状态

EAP本身并没有维护状态，如果需要的话，应该设置不同的时间响应不同的状态改变；

假设刚才的DownloadStringAsync，需要增加多几个状态值，可以考虑增加多几个事件。

如

Event DownloadStringStarted（响应下载刚开始）

Event DownloadStringPending（响应下载阻塞中）

Event DownloadStringCancel（响应下载取消时）

等等。

取消操作

按命名规范，如果操作对应有“[方法名称]AsyncCancel”（或只是 CancelAsync）方法，则支持取消操作。

取消的状态捕获，还是以刚才的下载Url输出html为例，还是在DownloadStringCompleted 获取取消与否的状态。DownloadStringCompletedEventArgs. Cancelled

注意的是，如果用户执行了CancelAsync后，在DownloadStringCompletedEventArgs.Error就会获取到对应的异常，此时不要再取DownloadStringCompletedEventArgs.Result。

进度报告

EAP没有硬性规定说要支持进度报告，但可以很顺其自然地通过时间响应进度变化。

以当前例子，WebClient 就提供了DownloadProgressChanged 做进度变化的响应事件。

APM

命名、参数、返回值

APM的编程模式的代码命名有以下特点：

• 使用 IAsyncResult 设计模式的异步操作是通过名为[Begin操作名称] 和 [End操作名称] 的两个方法来实现的，这两个方法分别开始和结束异步操作 操作名称。 例如，FileStream 类提供 BeginRead 和 EndRead 方法来从文件异步读取字节。 这两个方法实现了 Read 方法的异步版本。
• 在调用 [Begin操作名称] 后，应用程序可以继续在调用线程上执行指令，同时异步操作在另一个线程上执行。 每次调用 [Begin操作名称] 时，应用程序还应调用 [End操作名称] 来获取操作的结果。

典型应用

以请求一个Url为例

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Net;
using System.IO;

namespace AsyncTest1.APM
{
    public class APMTestRun1
    {
        public static void AsyncRun()
        {
            Utility.Log("APMAsyncRun:start");

            //测试网址
        string url = "http://sports.163.com/nba/";
            HttpWebRequest webRequest = HttpWebRequest.Create(url) as HttpWebRequest;
            webRequest.BeginGetResponse(Callback, webRequest);
            Utility.Log("AsyncRun:download_start");
        }

        private static void Callback(IAsyncResult ar)
        {
            var source = ar.AsyncState as HttpWebRequest;
            var response = source.EndGetResponse(ar);
            using (var stream = response.GetResponseStream())
            {
                using (var reader = new StreamReader(stream))
                {
                    string content = reader.ReadToEnd();
                    Utility.Log("AsyncRun:result_size=" + Utility.GetStrLen(content));
                }

            }

        }

    }

}

委托的异步调用也用的是APM模式，这个方式的强大之处，在于可以使任何方法编程异步调用。

        /// <summary>
        /// 一个耗时的方法
      /// </summary>
        private static void CaluateManyNumber() {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                Thread.Sleep(100);
                Console.WriteLine("loop==>"+i.ToString());
            }
        } 

        /// <summary>
         /// 委托，让耗时方法可以异步执行
      /// </summary>
        public static void AsyncDelegate() {
            //委托简单的包装了一下方法
        Action action = CaluateManyNumber;
            action.BeginInvoke(DelegateCallback, null);
            Console.WriteLine("action begin");
        }

        /// <summary>
        /// 异步回调
      /// </summary>
        /// <param name="ar"></param>
        private static void DelegateCallback(IAsyncResult ar) {
            AsyncResult asyncResult = ar as AsyncResult;
            var delegateSource = asyncResult.AsyncDelegate as Action;
            delegateSource.EndInvoke(ar);
            Console.WriteLine("action end");
        }

捕获异常

异常信息要在[End操作名称]中获取。

        private static void Callback(IAsyncResult ar)
        {
            var source = ar.AsyncState as HttpWebRequest;
            WebResponse response = null;
            try
            {
                response = source.EndGetResponse(ar);
            }
            catch (Exception ex) {
                Utility.Log("error:" + ex.Message);
                response = null;
            }

            if (response != null)
            {
                using (var stream = response.GetResponseStream())
                {
                    using (var reader = new StreamReader(stream))
                    {
                        string content = reader.ReadToEnd();
                        Utility.Log("AsyncRun:result_size=" + Utility.GetStrLen(content));
                    }
                }
            }
        } 

状态和取消操作、进度报告

APM模式本身不支持状态多样化和取消操作、进度报告。