并行开发 —— 第六篇 异步编程模型

     

      在.net里面异步编程模型由来已久，相信大家也知道Begin/End异步模式和事件异步模式，在task出现以后，这些东西都可以被task包装

起来，可能有人会问，这样做有什么好处，下面一一道来。

一： Begin/End模式

1： 委托

    在执行委托方法的时候，我们常常会看到一个Invoke，同时也有一对你或许不常使用的BeginInvoke，EndInvoke方法对，当然Invoke方法

是阻塞主线程，而BeginInvoke则是另开一个线程。

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             var func = new Func<string, string>(i => { return i + "i can fly"; });
 6 
 7             var state = func.BeginInvoke("yes,", Callback, func);
 8 
 9             Console.Read();
10         }
11 
12         static void Callback(IAsyncResult async)
13         {
14             var result = async.AsyncState as Func<string, string>;
15 
16             Console.WriteLine(result.EndInvoke(async));
17         }
18     }

下面我们用task包装一下

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             var func = new Func<string, string>(i =>
 6             {
 7                 return i + "i can fly";
 8             });
 9 
10             Task<string>.Factory.FromAsync(func.BeginInvoke, func.EndInvoke, "yes,", null).ContinueWith
11                 (i =>
12                 {
13                     Console.WriteLine(i.Result);
14                 });
15 
16             Console.Read();
17         }
18     }

可以看出，task只要一句就搞定，体现了task的第一个优点：简洁。

2：流

    我们发现在Stream抽象类中提供了这样两对BeginRead/EndRead,BeginWrite/EndWrite（异步读写）的方法，这样它的n多继承类都可以

实现异步读写，下面举个继承类FileStream的例子。

 1  static void Main(string[] args)
 2         {
 3             var path = "C://1.txt";
 4 
 5             FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open);
 6 
 7             FileInfo info = new FileInfo(path);
 8 
 9             byte[] b = new byte[info.Length];
10 
11             var asycState = fs.BeginRead(b, 0, b.Length, (result) =>
12             {
13                 var file = result.AsyncState as FileStream;
14 
15                 Console.WriteLine("文件内容：{0}", Encoding.Default.GetString(b));
16 
17                 file.Close();
18 
19             }, fs);
20 
21             Console.WriteLine("我是主线程，我不会被阻塞！");
22 
23             Console.Read();
24         }

我们用task包装一下

 1    static void Main(string[] args)
 2         {
 3             var path = "C://1.txt";
 4 
 5             FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open);
 6 
 7             FileInfo info = new FileInfo(path);
 8 
 9             byte[] b = new byte[info.Length];
10 
11             Task<int>.Factory.FromAsync(fs.BeginRead, fs.EndRead, b, 0, b.Length, null, TaskCreationOptions.None)
12                 .ContinueWith
13                 (i =>
14                 {
15                     Console.WriteLine("文件内容：{0}", Encoding.Default.GetString(b));
16                 });
17 
18             Console.WriteLine("我是主线程，我不会被阻塞！");
19 
20             Console.Read();
21         }

其实看到这里，我们并没有发现task还有其他的什么优点，但是深入的想一下其实并不是这么回事，task能够游刃于线程并发和同步，而原始的异步

编程要实现线程同步还是比较麻烦的。

     假如现在有这样的一个需求，我们需要从3个txt文件中读取字符，然后进行倒序，前提是不能阻塞主线程。如果不用task的话我可能会用工作线程

去监视一个bool变量来判断文件是否全部读取完毕，然后再进行倒序，我也说了，相对task来说还是比较麻烦的，这里我就用task来实现。

 1     class Program
 2     {
 3         static byte[] b;
 4 
 5         static void Main()
 6         {
 7             string[] array = { "C://1.txt", "C://2.txt", "C://3.txt" };
 8 
 9             List<Task<string>> taskList = new List<Task<string>>(3);
10 
11             foreach (var item in array)
12             {
13                 taskList.Add(ReadAsyc(item));
14             }
15 
16             Task.Factory.ContinueWhenAll(taskList.ToArray(), i =>
17             {
18                 string result = string.Empty;
19 
20                 //获取各个task返回的结果
21                 foreach (var item in i)
22                 {
23                     result += item.Result;
24                 }
25 
26                 //倒序
27                 String content = new String(result.OrderByDescending(j => j).ToArray());
28 
29                 Console.WriteLine("倒序结果："+content);
30             });
31 
32             Console.WriteLine("我是主线程，我不会被阻塞");
33 
34             Console.ReadKey();
35         }
36 
37         //异步读取
38         static Task<string> ReadAsyc(string path)
39         {
40             FileInfo info = new FileInfo(path);
41 
42             byte[] b = new byte[info.Length];
43 
44             FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open);
45 
46             Task<int> task = Task<int>.Factory.FromAsync(fs.BeginRead, fs.EndRead, b, 0, b.Length, null, TaskCreationOptions.None);
47 
48             //返回当前task的执行结果
49             return task.ContinueWith(i =>
50             {
51                 return i.Result > 0 ? Encoding.Default.GetString(b) : string.Empty;
52             }, TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously);
53         }
54     }

可以看出，task的第二个优点就是：灵活性。

这里可能就有人要问了，能不能用开多个线程用read以同步的形式读取，变相的实现文件异步读取，或许我们可能常听说程序优化后，最后出现的

瓶颈在IO上面，是的，IO是比较耗费资源的，要命的是如果我们开的是工作线程走IO读取文件，那么该线程就会一直处于等待状态，不会再接收任

何的外来请求，直到线程读取到文件为止，那么我们能不能用更少的线程来应对更多的IO操作呢？答案肯定是可以的，这里就设计到了”异步IO“的

概念，具体内容可以参照百科：http://baike.baidu.com/view/1865389.htm  ，有幸的是beginXXX,endXXX完美的封装了“异步IO”。

二：事件模式

   这个模式常以XXXCompleted的形式结尾，我们在文件下载这一块会经常遇到，这里我也举个例子。

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             WebClient client = new WebClient();
 6 
 7             client.DownloadFileCompleted += new System.ComponentModel.AsyncCompletedEventHandler(client_DownloadFileCompleted);
 8 
 9             client.DownloadFileAsync(new Uri("http://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/6a600c338744ebf844a0bc74d9f9d72a6159a7ac.jpg"),
10                                    "1.jpg", "图片下完了，你懂的！");
11 
12             Console.WriteLine("我是主线程，我不会被阻塞！");
13             Console.Read();
14         }
15 
16         static void client_DownloadFileCompleted(object sender, System.ComponentModel.AsyncCompletedEventArgs e)
17         {
18             Console.WriteLine("\n" + e.UserState);
19         }
20     }

先前也说了，task是非常灵活的，那么针对这种异步模型，我们该如何封装成task来使用，幸好framework中提供了TaskCompletionSource来帮助

我们快速实现。

 1 using System;
 2 using System.Collections.Generic;
 3 using System.Linq;
 4 using System.Text;
 5 using System.IO;
 6 using System.Threading.Tasks;
 7 using System.Net;
 8 using System.ComponentModel;
 9 
10 namespace ConsoleApplication4
11 {
12     class Program
13     {
14         static void Main()
15         {
16             var downloadTask = DownLoadFileInTask(
17                     new Uri(@"http://www.7720mm.cn/uploadfile/2010/1120/20101120073035736.jpg")
18                     , "C://1.jpg");
19 
20             downloadTask.ContinueWith(i =>
21             {
22                 Console.WriteLine("图片:" + i.Result + "下载完毕！");
23             });
24 
25             Console.WriteLine("我是主线程，我不会被阻塞!");
26 
27             Console.Read();
28         }
29 
30         static Task<string> DownLoadFileInTask(Uri address, string saveFile)
31         {
32             var wc = new WebClient();
33 
34             var tcs = new TaskCompletionSource<string>(address);
35 
36             //处理异步操作的一个委托
37             AsyncCompletedEventHandler handler = null;
38 
39             handler = (sender, e) =>
40             {
41                 if (e.Error != null)
42                 {
43                     tcs.TrySetException(e.Error);
44                 }
45                 else
46                 {
47                     if (e.Cancelled)
48                     {
49                         tcs.TrySetCanceled();
50                     }
51                     else
52                     {
53                         tcs.TrySetResult(saveFile);
54                     }
55                 }
56 
57                 wc.DownloadFileCompleted -= handler;
58             };
59 
60             //我们将下载事件与我们自定义的handler进行了关联
61             wc.DownloadFileCompleted += handler;
62 
63             try
64             {
65                 wc.DownloadFileAsync(address, saveFile);
66             }
67             catch (Exception ex)
68             {
69                 wc.DownloadFileCompleted -= handler;
70 
71                 tcs.TrySetException(ex);
72             }
73 
74             return tcs.Task;
75         }
76     }
77 }