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  • 使用委托的异步方法

    使用CLR线程池中的工作者线程,最灵活最常用的方式就是使用委托的异步方法,在此先简单介绍一下委托类。

    当定义委托后,.NET就会自动创建一个代表该委托的类,下面可以用反射方式显示委托类的方法成员。

     1     class Program
    2 {
    3 delegate void MyDelegate();
    4
    5 static void Main(string[] args)
    6 {
    7 MyDelegate delegate1 = new MyDelegate(AsyncThread);
    8 //显示委托类的几个方法成员
    9 var methods=delegate1.GetType().GetMethods();
    10 if (methods != null)
    11 foreach (MethodInfo info in methods)
    12 Console.WriteLine(info.Name);
    13 Console.ReadKey();
    14 }
    15 }

    委托类包括以下几个重要方法

    1     public class MyDelegate:MulticastDelegate
    2 {
    3 public MyDelegate(object target, int methodPtr);
    4 //调用委托方法
    5 public virtual void Invoke();
    6 //异步委托
    7 public virtual IAsyncResult BeginInvoke(AsyncCallback callback,object state);
    8 public virtual void EndInvoke(IAsyncResult result);
    9 }

    当调用Invoke()方法时,对应此委托的所有方法都会被执行。而BeginInvoke与EndInvoke则支持委托方法的异步调用,由BeginInvoke启动的线程都属于CLR线程池中的工作者线程,在下面将详细说明。

     利用BeginInvoke与EndInvoke完成异步委托方法

    首先建立一个委托对象,通过IAsyncResult BeginInvoke(string name,AsyncCallback callback,object state) 异步调用委托方法,BeginInvoke 方法除最后的两个参数外,其它参数都是与方法参数相对应的。通过 BeginInvoke 方法将返回一个实现了 System.IAsyncResult 接口的对象,之后就可以利用EndInvoke(IAsyncResult ) 方法就可以结束异步操作,获取委托的运行结果。

     1     class Program
    2 {
    3 delegate string MyDelegate(string name);
    4
    5 static void Main(string[] args)
    6 {
    7 ThreadMessage("Main Thread");
    8
    9 //建立委托
    10 MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
    11 //异步调用委托,获取计算结果
    12 IAsyncResult result=myDelegate.BeginInvoke("Leslie", null, null);
    13 //完成主线程其他工作
    14 .............
    15 //等待异步方法完成,调用EndInvoke(IAsyncResult)获取运行结果
    16 string data=myDelegate.EndInvoke(result);
    17 Console.WriteLine(data);
    18
    19 Console.ReadKey();
    20 }
    21
    22 static string Hello(string name)
    23 {
    24 ThreadMessage("Async Thread");
    25 Thread.Sleep(2000); //虚拟异步工作
    26 return "Hello " + name;
    27 }
    28
    29 //显示当前线程
    30 static void ThreadMessage(string data)
    31 {
    32 string message = string.Format("{0}\n ThreadId is:{1}",
    33 data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    34 Console.WriteLine(message);
    35 }
    36 }

    运行结果

      善用IAsyncResult

    在以上例子中可以看见,如果在使用myDelegate.BeginInvoke后立即调用myDelegate.EndInvoke,那在异步线程未完成工作以前主线程将处于阻塞状态,等到异步线程结束获取计算结果后,主线程才能继续工作,这明显无法展示出多线程的优势。此时可以好好利用IAsyncResult 提高主线程的工作性能,IAsyncResult有以下成员:

    1 public interface IAsyncResult
    2 {
    3 object AsyncState {get;} //获取用户定义的对象,它限定或包含关于异步操作的信息。
    4 WailHandle AsyncWaitHandle {get;} //获取用于等待异步操作完成的 WaitHandle。
    5 bool CompletedSynchronously {get;} //获取异步操作是否同步完成的指示。
    6 bool IsCompleted {get;} //获取异步操作是否已完成的指示。
    7 }

    通过轮询方式,使用IsCompleted属性判断异步操作是否完成,这样在异步操作未完成前就可以让主线程执行另外的工作。

     1     class Program
    2 {
    3 delegate string MyDelegate(string name);
    4
    5 static void Main(string[] args)
    6 {
    7 ThreadMessage("Main Thread");
    8
    9 //建立委托
    10 MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
    11 //异步调用委托,获取计算结果
    12 IAsyncResult result=myDelegate.BeginInvoke("Leslie", null, null);
    13 //在异步线程未完成前执行其他工作
    14 while (!result.IsCompleted)
    15 {
    16 Thread.Sleep(200); //虚拟操作
    17 Console.WriteLine("Main thead do work!");
    18 }
    19 string data=myDelegate.EndInvoke(result);
    20 Console.WriteLine(data);
    21
    22 Console.ReadKey();
    23 }
    24
    25 static string Hello(string name)
    26 {
    27 ThreadMessage("Async Thread");
    28 Thread.Sleep(2000);
    29 return "Hello " + name;
    30 }
    31
    32 static void ThreadMessage(string data)
    33 {
    34 string message = string.Format("{0}\n ThreadId is:{1}",
    35 data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    36 Console.WriteLine(message);
    37 }
    38 }

    运行结果:

    除此以外,也可以使用WailHandle完成同样的工作,WaitHandle里面包含有一个方法WaitOne(int timeout),它可以判断委托是否完成工作,在工作未完成前主线程可以继续其他工作。运行下面代码可得到与使用 IAsyncResult.IsCompleted 同样的结果,而且更简单方便 。

     1 namespace Test
    2 {
    3 class Program
    4 {
    5 delegate string MyDelegate(string name);
    6
    7 static void Main(string[] args)
    8 {
    9 ThreadMessage("Main Thread");
    10
    11 //建立委托
    12 MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
    13
    14 //异步调用委托,获取计算结果
    15 IAsyncResult result=myDelegate.BeginInvoke("Leslie", null, null);
    16
    17 while (!result.AsyncWaitHandle.WaitOne(200))
    18 {
    19 Console.WriteLine("Main thead do work!");
    20 }
    21 string data=myDelegate.EndInvoke(result);
    22 Console.WriteLine(data);
    23
    24 Console.ReadKey();
    25 }
    26
    27 static string Hello(string name)
    28 {
    29 ThreadMessage("Async Thread");
    30 Thread.Sleep(2000);
    31 return "Hello " + name;
    32 }
    33
    34 static void ThreadMessage(string data)
    35 {
    36 string message = string.Format("{0}\n ThreadId is:{1}",
    37 data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    38 Console.WriteLine(message);
    39 }
    40 }

    当要监视多个运行对象的时候,使用IAsyncResult.WaitHandle.WaitOne可就派不上用场了。
    幸好.NET为WaitHandle准备了另外两个静态方法:WaitAny(waitHandle[], int)与WaitAll (waitHandle[] , int)。
    其中WaitAll在等待所有waitHandle完成后再返回一个bool值。
    而WaitAny是等待其中一个waitHandle完成后就返回一个int,这个int是代表已完成waitHandle在waitHandle[]中的数组索引。
    下面就是使用WaitAll的例子,运行结果与使用 IAsyncResult.IsCompleted 相同。

     1     class Program
    2 {
    3 delegate string MyDelegate(string name);
    4
    5 static void Main(string[] args)
    6 {
    7 ThreadMessage("Main Thread");
    8
    9 //建立委托
    10 MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
    11
    12 //异步调用委托,获取计算结果
    13 IAsyncResult result=myDelegate.BeginInvoke("Leslie", null, null);
    14
    15 //此处可加入多个检测对象
    16 WaitHandle[] waitHandleList = new WaitHandle[] { result.AsyncWaitHandle,........ };
    17 while (!WaitHandle.WaitAll(waitHandleList,200))
    18 {
    19 Console.WriteLine("Main thead do work!");
    20 }
    21 string data=myDelegate.EndInvoke(result);
    22 Console.WriteLine(data);
    23
    24 Console.ReadKey();
    25 }
    26
    27 static string Hello(string name)
    28 {
    29 ThreadMessage("Async Thread");
    30 Thread.Sleep(2000);
    31 return "Hello " + name;
    32 }
    33
    34 static void ThreadMessage(string data)
    35 {
    36 string message = string.Format("{0}\n ThreadId is:{1}",
    37 data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    38 Console.WriteLine(message);
    39 }
    40 }


     回调函数

    使用轮询方式来检测异步方法的状态非常麻烦,而且效率不高,有见及此,.NET为 IAsyncResult BeginInvoke(AsyncCallback , object)准备了一个回调函数。使用 AsyncCallback 就可以绑定一个方法作为回调函数,回调函数必须是带参数 IAsyncResult 且无返回值的方法: void AsycnCallbackMethod(IAsyncResult result) 。在BeginInvoke方法完成后,系统就会调用AsyncCallback所绑定的回调函数,最后回调函数中调用 XXX EndInvoke(IAsyncResult result) 就可以结束异步方法,它的返回值类型与委托的返回值一致。

     1     class Program
    2 {
    3 delegate string MyDelegate(string name);
    4
    5 static void Main(string[] args)
    6 {
    7 ThreadMessage("Main Thread");
    8
    9 //建立委托
    10 MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
    11 //异步调用委托,获取计算结果
    12 myDelegate.BeginInvoke("Leslie", new AsyncCallback(Completed), null);
    13 //在启动异步线程后,主线程可以继续工作而不需要等待
    14 for (int n = 0; n < 6; n++)
    15 Console.WriteLine(" Main thread do work!");
    16 Console.WriteLine("");
    17
    18 Console.ReadKey();
    19 }
    20
    21 static string Hello(string name)
    22 {
    23 ThreadMessage("Async Thread");
    24 Thread.Sleep(2000); \\模拟异步操作
    25 return "\nHello " + name;
    26 }
    27
    28 static void Completed(IAsyncResult result)
    29 {
    30 ThreadMessage("Async Completed");
    31
    32 //获取委托对象,调用EndInvoke方法获取运行结果
    33 AsyncResult _result = (AsyncResult)result;
    34 MyDelegate myDelegate = (MyDelegate)_result.AsyncDelegate;
    35 string data = myDelegate.EndInvoke(_result);
    36 Console.WriteLine(data);
    37 }
    38
    39 static void ThreadMessage(string data)
    40 {
    41 string message = string.Format("{0}\n ThreadId is:{1}",
    42 data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    43 Console.WriteLine(message);
    44 }
    45 }


    可以看到,主线在调用BeginInvoke方法可以继续执行其他命令,而无需再等待了,这无疑比使用轮询方式判断异步方法是否完成更有优势。
    在异步方法执行完成后将会调用AsyncCallback所绑定的回调函数,注意一点,回调函数依然是在异步线程中执行,这样就不会影响主线程的运行,这也使用回调函数最值得青昧的地方。
    在回调函数中有一个既定的参数IAsyncResult,把IAsyncResult强制转换为AsyncResult后,就可以通过 AsyncResult.AsyncDelegate 获取原委托,再使用EndInvoke方法获取计算结果。
    运行结果如下:


    如果想为回调函数传送一些外部信息,就可以利用BeginInvoke(AsyncCallback,object)的最后一个参数object,它允许外部向回调函数输入任何类型的参数。只需要在回调函数中利用 AsyncResult.AsyncState 就可以获取object对象。

     1     class Program
    2 {
    3 public class Person
    4 {
    5 public string Name;
    6 public int Age;
    7 }
    8
    9 delegate string MyDelegate(string name);
    10
    11 static void Main(string[] args)
    12 {
    13 ThreadMessage("Main Thread");
    14
    15 //建立委托
    16 MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
    17
    18 //建立Person对象
    19 Person person = new Person();
    20 person.Name = "Elva";
    21 person.Age = 27;
    22
    23 //异步调用委托,输入参数对象person, 获取计算结果
    24 myDelegate.BeginInvoke("Leslie", new AsyncCallback(Completed), person);
    25
    26 //在启动异步线程后,主线程可以继续工作而不需要等待
    27 for (int n = 0; n < 6; n++)
    28 Console.WriteLine(" Main thread do work!");
    29 Console.WriteLine("");
    30
    31 Console.ReadKey();
    32 }
    33
    34 static string Hello(string name)
    35 {
    36 ThreadMessage("Async Thread");
    37 Thread.Sleep(2000);
    38 return "\nHello " + name;
    39 }
    40
    41 static void Completed(IAsyncResult result)
    42 {
    43 ThreadMessage("Async Completed");
    44
    45 //获取委托对象,调用EndInvoke方法获取运行结果
    46 AsyncResult _result = (AsyncResult)result;
    47 MyDelegate myDelegate = (MyDelegate)_result.AsyncDelegate;
    48 string data = myDelegate.EndInvoke(_result);
    49 //获取Person对象
    50 Person person = (Person)result.AsyncState;
    51 string message = person.Name + "'s age is " + person.Age.ToString();
    52
    53 Console.WriteLine(data+"\n"+message);
    54 }
    55
    56 static void ThreadMessage(string data)
    57 {
    58 string message = string.Format("{0}\n ThreadId is:{1}",
    59 data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    60 Console.WriteLine(message);
    61 }
    62 }

    运行结果:

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