.NET中的异步编程:使用F#简化异步编程

　　F#的异步工作流

　　在Visual Studio 2010中，新包含了一种语言：F#。F#的一大特性就是异步计算。能让你用同步的方式编写异步的代码，不用使用AsyncCallback回调将一个方法分为两段，也不用注册异步完成事件。

　　F#是一个强类型的函数式编程语言，现在是2.0版本，在VS2010中正式作为first-class语言出现。其主要设计者是Don Syme，同是.NET中的泛型的主要设计者之一。

　　我们来看看前面几篇文章中都包含的那个示例使用F#的代码将是怎样：

       let asyncDownload (url:string) =

　　async{

　　let req = WebRequest.Create(url)

　　let! resp = req.AsyncGetResponse()

　　use stream = resp.GetResponseStream()

　　let reader = new StreamReader(stream)

　　return reader.ReadToEnd()

　　}

　

　　很短小精悍吧(实际上这段代码可以更短，但为了说明异步的编写方式，我没有使用那些看起来有点“怪”的语法)。下面我们来解读一下这段代码，希望本文结束后你能对F#中的异步有点初步的印象。

　　F#中用let定义一个值，比如：

let value = 5
　

　　不过上面的代码是用let定义一个函数。不过请记住，F#是函数式编程语言，在这里函数也是值。观察上面的代码，let后面是函数名，然后跟着函数的参数列表(url : string)。F#有强大的类型推断能力，一般情况下参数的类型是不需要写的，但是在这个代码中因为WebRequest.Create方法有多个重载方式，所以无法推断出url的类型，需要加上string。注意这里定义类型的方式。 www.jokedu.com

　　下面是本问最有趣的地方了：async{…}。这就是所谓的异步工作流，它实际上是AsyncBuilder的一个全局示例。而被包括在async{}内的一些操作被转换为FSharpAsyncBuilder的方法调用，这种使用方式在F#里称之为工作流(Workflow)。注意，这和业务系统中的工作流程系统是不同的。关于工作流我会在下一篇文章中详细介绍。现在我们只需要知道async{}执行的结果放回的是一个Async<’a>(泛型)类型的东西，这个东西表示一个可以被调度运行的任务，我们可以这样使用这个方法：

Async.RunSynchronously(asyncDownload("http://www.google.com"))
　

 　　Async.RunSynchronously会将asyncDownload返回的这个异步任务放到线程池中执行，然后阻塞线程等待返回结果。 www.yzjxsp.com

　　在这里需要说明的是，前面下载网页内容的代码是异步执行的。当调用req.AsyncGetResponse时只是注册异步回调，但是并不阻塞线程。当从远程服务器拿到响应后会接着执行req.AsyncGetResponse后面的内容。这样就用非常自然的同步顺序的方式，编写出异步的代码。这比之前使用各种第三方类库的hack方式看起来更自然。

　　但这里存在一个问题是，如果我们现在的场景是这样的：

　　在Winform窗体上有一个按钮，点击按钮后下载网页内容，然后将内容显示在页面上的一个文本框中。那么这里使用Async.RunSynchronously就不是个好注意。RunSynchronously会阻塞UI线程直到返回结果，那么我们在本系列开始的时候提到构建灵敏的UI的目的就没有达到。我们不能阻塞UI线程，应该让它执行完毕后调用我们的代码将内容显示在文本框中。幸好Async提供了StartWithContinuations方法，我们就可以这样来执行我们的下载程序了：

　Async.StartWithContinuations(asyncDownload("http://www.google.com",

　　(func html -> textBox.Text = html),

　　(func ex -> MessageBox.Show(ex.Message))

　　(func canl -> MessageBox.Show("canceled"))

　

 　　Async.StartWithContinuations第一个参数接收的是我们异步执行的任务，然后接收三个回调。这三个回调就是我在.NET中的异步编程(三)- Continuation passing style以及使用yield实现异步中介绍的continuation。它们分别是成功执行后将怎样(在textBox中显示)，发生异常后怎样(使用MessageBox显示警告)，以及任务被取消了将怎样。使用这个后这里就不再有阻塞了，continuation是在asyncDownload执行完毕后触发的，不是通过阻塞线程“等”来的。 jokedu.com

　    实际上在textBox中显示html源代码这个回调不再是在UI线程上工作了，聪明的你应该知道这样会抛出“不在创建控件的线程上修改控件的属性”的异常，但是奇怪的是这里却没有抛出这个异常，这都是StartWithContinuations的功劳，它在开始运行的时候会捕获当前程序的上下文(SynchronizationContext)，然后在执行continuations的时候会在原来捕获的上下文中执行代码，所以也就不会抛出那个异常了。

　　req.AsyncGetResponse的实现:

　　在这里我还想介绍的就是req.AsyncGetResponse，其实现思路在异步编程封装里经常使用，在Async CTP中也提供了类似的扩展类库。AsyncGetResponse方法是一个WebRequest的扩展方法，在内部调用Async.FromBeginEnd封装WebRequest的BeginGetResponse和EndGetResponse。其大概想法就是这样的：

       //以下都不是真实代码，仅为了阐明思路

　　publicstatic Async AsyncGetResponse(this WebRequest request)

　　{

　　return Async.FromBeginEnd(request.BeginGetResponse,request.EndGetResponse,request);

　　}

　　//下面是Async类的FromBeginEnd方法伪代码

　　publicstatic Async FromBeginEnd(Func beginAction,Func endAction,WebRequest request)

　　{

　　//创建一个async，类似一个工作项或Task

　　Async async = ...

　　IAsyncResult ar = null;

　　AsyncCallback callback = (state) =>

　　{

　　WebResponse response = endAction(ar);

　　//当给async这个任务设定了结果后就表明该任务执行完毕了，它以后的任务可以接着执行了

　　async.Result = response;

　　};

　　ar = beginAction(callback,request);

　　return async;

　　}

　

 　　我们可以将Async所代表的东西当作一个可以在未来某个时刻获得结果的任务，它现在还在执行。等到它的Result被设置的时候该任务就会完成，完成后就会触发一个事件，我们要做的就是注册这个事件，然后在事件发生后我们接着执行req.AsyncGetResponse的代码(如何实现是工作流的功劳)。

　　F#中还提供了对其他异步方法的扩展，思路跟这里差不多，都可以使用AsyncXXX的方法调用。

　　这里需要注意的是，因为Async<’a>仅仅表示一个未来可获得结果的任务，所以它内部不一定必须包含异步的操作。我们甚至可以将一段计算密集型的代码放到它内部(比如解一个方程)，它就仅仅提供了一个调度的单元，更好的组织我们的代码。比如下面这样的代码：

Async.Parallel [ async{//长时间运行的任务1}; async{//长时间运行的任务2}....]
　

 　　我们利用async{}创建很多运算单元，然后利用Async.Parallel方法并行的执行这些计算单元。这样的代码比零散执行的代码更容易读，就像创建了很多对象来表示这些计算单元一样。