异步操作通常用于执行完成时间可能较长的任务，如打开大文件、连接远程计算机或查询数据库。异步操作在主应用程序线程以外的线程中执行。应用程序调用方法异步执行某个操作时，应用程序可在异步方法执行其任务时继续执行。
.NET框架能够对任何方法进行异步调用。进行异步调用时，需要定义与异步调用的方法具有相同签名的委托。公共语言运行时会自动使用适当的签名为该委托定义BeginInvoke和EndInvoke方法。
BeginInvoke方法用于启动异步调用。它与需要异步执行的方法具有相同的参数。此外，它还有两个可选参数。第一个参数是一个AsyncCallback委托，该委托引用在异步调用完成时要调用的方法。第二个参数是一个用户定义的对象，该对象可向回调方法传递数据。BeginInvoke立即返回，不会等待异步调用完成，被调用的方法将在线程池线程中执行。因此，提交请求的原始线程与执行异步方法的线程池线程是并行执行的。BeginInvoke会返回一个IAsyncResult对象，可以使用该对象来监视异步调用进度，也可将该对象传递给EndInvoke方法，以获取异步执行的方法的返回值。
EndInvoke方法用于检索异步调用的结果。调用BeginInvoke方法后可随时调用EndInvoke方法；如果异步调用尚未完成，EndInvoke方法将一直阻塞调用线程，直到异步调用完成后才允许调用线程执行。EndInvoke方法的参数包括需要异步执行的方法的out和ref参数，以及由BeginInvoke返回的IAsyncResult对象。因此，通过EndInvoke方法可以获得异步调用的方法的所有输出数据，包括返回值、out和ref参数。
AsyncCallback委托表示在异步操作完成时调用的回调方法，其定义如下：
public delegate void AsyncCallback(IAsyncResult ar);
System.IAsyncResult接口表示异步操作的状态。IAsyncResult接口由包含可异步操作的方法的类实现。它是启动异步操作的方法的返回类型，也是结束异步操作的方法的第三个参数的类型。当异步操作完成时，IAsyncResult对象也将传递给由AsyncCallback委托调用的方法。支持IAsyncResult接口的对象存储异步操作的状态信息，并提供同步对象以允许线程在操作完成时终止。IAsyncResult接口定义了四个公开属性，通过它们可以获取异步调用的状态。
— AsyncState：获取用户定义的对象，它限定或包含关于异步操作的信息。
— AsyncWaitHandle：获取用于等待异步操作完成的 WaitHandle。
— CompletedSynchronously：获取异步操作是否同步完成的指示。
— IsCompleted：获取异步操作是否已完成的指示。
使用BeginInvoke和EndInvoke进行异步调用的常用方法主要有四种：
— 调用BeginInvoke方法启动异步方法，进行某些操作，然后调用EndInvoke方法来一直阻止请求线程到调用完成。
— 调用BeginInvoke方法启动异步方法，使用System.IAsyncResult.AsyncWaitHandle属性获取WaitHandle，使用它的WaitOne方法一直阻止执行直到发出WaitHandle信号，然后调用EndInvoke方法。
— 调用BeginInvoke方法启动异步方法，轮询由BeginInvoke返回的IAsyncResult，确定异步调用何时完成，然后调用EndInvoke。
— 调用BeginInvoke方法启动异步方法时，将代表异步方法完成时需要回调的方法的委托传递给BeginInvoke。异步调用完成后，将在ThreadPool线程上执行该回调方法。在该回调方法中调用EndInvoke。
每种方法都是通过BeginInvoke方法来启动异步方法，调用EndInvoke方法来完成异步调用。
1．直接调用EndInvoke 方法等待异步调用结束
异步执行方法的最简单的方式是通过调用委托的BeginInvoke方法来开始执行方法，在主线程上执行一些工作，然后调用委托的EndInvoke方法。EndInvoke可能会阻止调用线程，因为它直到异步调用完成之后才返回。这种技术非常适合于文件或网络操作，但是由于EndInvoke会阻止它，所以不要从服务于用户界面的线程中调用它。
下面的代码说明了如何使用这种方法来进行异步调用，并获得异步方法的结果：
// AsynCall1.cs
// 异步调用示例: 直接调用EndInvoke 方法等待异步调用结束
using System;
using System.Threading;
// 定义异步调用方法的委托
// 它的签名必须与要异步调用的方法一致
public delegate int AsynComputeCaller(ulong l, out ulong factorial);
public class Factorial
{
// 计算阶乘
public ulong Compute(ulong l)
{
// 不要太快 :-)
Thread.Sleep(50);
if (l == 1)
{
return 1;
}
else
{
return l * Compute(l - 1);
}
}
// 要异步调用的方法
// 1. 调用Factorial方法来计算阶乘，并用out参数返回
// 2. 统计计算阶乘所用的时间，并返回该值
public int AsynCompute(ulong l, out ulong factorial)
{
Console.WriteLine("开始异步方法");
DateTime startTime = DateTime.Now;
factorial = Compute(l);
TimeSpan usedTime =
new TimeSpan(DateTime.Now.Ticks - startTime.Ticks);
Console.WriteLine("结束异步方法");
return usedTime.Milliseconds;
}
}
public class Test
{
public static void Main()
{
// 创建包含异步方法的类的实例
Factorial fact = new Factorial();
// 创建异步委托
AsynComputeCaller caller = new AsynComputeCaller(fact.AsynCompute);
Console.WriteLine("启动异步调用");
ulong l = 30;
ulong lf;
// 启动异步调用
IAsyncResult result = caller.BeginInvoke(l, out lf, null, null);
// 主线程进行一些操作
Thread.Sleep(0);
Console.WriteLine("主线程进行一些操作");
// 调用EndInvoke来等待异步调用结束，并获得结果
int returnValue = caller.EndInvoke(out lf, result);
// 异步调用的方法已经结束，显示结果
Console.WriteLine("已经得到结果：{0}的阶乘为{1}，计算时间为{2}毫秒",
l, lf, returnValue);
}
}
2．使用 WaitHandle 等待异步调用结束
可以使用BeginInvoke方法返回的IAsyncResult的AsyncWaitHandle属性来获取WaitHandle。异步调用完成时会发出WaitHandle信号，可以通过调用WaitOne方法来等待它。
如果使用WaitHandle，则在异步调用完成之前或之后，在通过调用EndInvoke检索结果之前，还可以执行其他处理。
下面的代码说明了如何使用这种方法来进行异步调用，并获得异步方法的结果：
// AsynCall2.cs
// 异步调用示例：使用 WaitHandle 等待异步调用结束
using System;
using System.Threading;
// 定义异步调用方法的委托
// 它的签名必须与要异步调用的方法一致
public delegate int AsynComputeCaller(ulong l, out ulong factorial);
public class Factorial
{
// 计算阶乘
public ulong Compute(ulong l)
{
// 不要太快 :-)
Thread.Sleep(50);
if (l == 1)
{
return 1;
}
else
{
return l * Compute(l - 1);
}
}
// 要异步调用的方法
// 1. 调用Factorial方法来计算阶乘，并用out参数返回
// 2. 统计计算阶乘所用的时间，并返回该值
public int AsynCompute(ulong l, out ulong factorial)
{
Console.WriteLine("开始异步方法");
DateTime startTime = DateTime.Now;
factorial = Compute(l);
TimeSpan usedTime =
new TimeSpan(DateTime.Now.Ticks - startTime.Ticks);
Console.WriteLine("结束异步方法");
return usedTime.Milliseconds;
}
}
public class Test
{
public static void Main()
{
// 创建包含异步方法的类的实例
Factorial fact = new Factorial();
// 创建异步委托
AsynComputeCaller caller = new AsynComputeCaller(fact.AsynCompute);
Console.WriteLine("启动异步调用");
ulong l = 30;
ulong lf;
// 启动异步调用
IAsyncResult result = caller.BeginInvoke(l, out lf, null, null);
// 主线程进行一些操作
Thread.Sleep(0);
Console.WriteLine("主线程进行一些操作");
// 等待WaitHandle接收到信号
Console.WriteLine("等待WaitHandle接收到信号");
result.AsyncWaitHandle.WaitOne();
// 主线程进行一些操作
Thread.Sleep(0);
Console.WriteLine("异步方法已经结束，主线程进行另外一些操作");
// 调用EndInvoke来获得结果
int returnValue = caller.EndInvoke(out lf, result);
// 异步调用的方法已经结束，显示结果
Console.WriteLine("{0}的阶乘为{1}，计算时间为{2}毫秒",
l, lf, returnValue);
}
}
3．轮询异步调用是否完成
可以使用由BeginInvoke方法返回的IAsyncResult的IsCompleted属性来发现异步调用何时完成。从用户界面的服务线程中进行异步调用时可以执行此操作。轮询完成允许调用线程在异步调用在线程池线程上执行时继续执行。
下面的代码说明了如何使用这种方法来进行异步调用，并获得异步方法的结果：
// AsynCall3.cs
// 异步调用示例: 轮询异步调用是否完成
using System;
using System.Threading;
// 定义异步调用方法的委托
// 它的签名必须与要异步调用的方法一致
public delegate int AsynComputeCaller(ulong l, out ulong factorial);
public class Factorial
{
// 计算阶乘
public ulong Compute(ulong l)
{
// 不要太快 :-)
Thread.Sleep(50);
if (l == 1)
{
return 1;
}
else
{
return l * Compute(l - 1);
}
}
// 要异步调用的方法
// 1. 调用Factorial方法来计算阶乘，并用out参数返回
// 2. 统计计算阶乘所用的时间，并返回该值
public int AsynCompute(ulong l, out ulong factorial)
{
Console.WriteLine("开始异步方法");
DateTime startTime = DateTime.Now;
factorial = Compute(l);
TimeSpan usedTime =
new TimeSpan(DateTime.Now.Ticks - startTime.Ticks);
Console.WriteLine("\n结束异步方法");
return usedTime.Milliseconds;
}
}
public class Test
{
public static void Main()
{
// 创建包含异步方法的类的实例
Factorial fact = new Factorial();
// 创建异步委托
AsynComputeCaller caller = new AsynComputeCaller(fact.AsynCompute);
Console.WriteLine("启动异步调用");
ulong l = 30;
ulong lf;
// 启动异步调用
IAsyncResult result = caller.BeginInvoke(l, out lf, null, null);
// 轮询异步方法是否结束
Console.WriteLine("主线程进行一些操作");
while (result.IsCompleted == false)
{
// 主线程进行一些操作
Thread.Sleep(10);
Console.Write(".");
}
// 主线程进行一些操作
Thread.Sleep(0);
Console.WriteLine("异步方法已经结束，主线程进行另外一些操作");
// 调用EndInvoke来获得结果
int returnValue = caller.EndInvoke(out lf, result);
// 异步调用的方法已经结束，显示结果
Console.WriteLine("已经得到结果：{0}的阶乘为{1}，计算时间为{2}毫秒",
l, lf, returnValue);
}
}
4．在异步调用完成时执行回调方法
如果启动异步调用的线程是不需要处理结果的线程，则可以在调用完成时执行回调方法。回调方法在线程池线程上执行。
若要使用回调方法，必须将引用回调方法的AsyncCallback委托传递给BeginInvoke。也可以传递包含回调方法将要使用的信息的对象。例如，可以传递启动调用时曾使用的委托，以便回调方法能够调用EndInvoke方法。
下面的代码说明了如何使用这种方法来进行异步调用，并获得异步方法的结果：
// AsynCall4.cs
// 异步调用示例: 在异步调用完成时执行回调方法
using System;
using System.Threading;
// 定义异步调用方法的委托
// 它的签名必须与要异步调用的方法一致
public delegate int AsynComputeCaller(ulong l, out ulong factorial);
public class Factorial
{
// 计算阶乘
public ulong Compute(ulong l)
{
// 不要太快 :-)
Thread.Sleep(50);
if (l == 1)
{
return 1;
}
else
{
return l * Compute(l - 1);
}
}
// 要异步调用的方法
// 1. 调用Factorial方法来计算阶乘，并用out参数返回
// 2. 统计计算阶乘所用的时间，并返回该值
public int AsynCompute(ulong l, out ulong factorial)
{
Console.WriteLine("开始异步方法");
DateTime startTime = DateTime.Now;
factorial = Compute(l);
TimeSpan usedTime =
new TimeSpan(DateTime.Now.Ticks - startTime.Ticks);
Console.WriteLine("结束异步方法");
return usedTime.Milliseconds;
}
}
public class Test
{
static ulong l = 30;
static ulong lf;
public static void Main()
{
// 创建包含异步方法的类的实例
Factorial fact = new Factorial();
// 创建异步委托
AsynComputeCaller caller = new AsynComputeCaller(fact.AsynCompute);
// 启动异步调用
Console.WriteLine("启动异步调用");
IAsyncResult result = caller.BeginInvoke(l, out lf,
new AsyncCallback(CallbackMethod), caller);
// 主线程进行一些操作
Thread.Sleep(0);
Console.WriteLine("主线程进行一些操作");
Console.WriteLine("按Enter键结束程序...");
Console.ReadLine();
}
// 在异步调用完成时执行的回调方法
// 该回调方法的签名必须与AsyncCallback委托一致
static void CallbackMethod(IAsyncResult ar)
{
// 获取委托
AsynComputeCaller caller = (AsynComputeCaller)ar.AsyncState;
// 调用EndInvoke来获得结果
int returnValue = caller.EndInvoke(out lf, ar);
// 异步调用的方法已经结束，显示结果
Console.WriteLine("已经得到结果：{0}的阶乘为{1}，计算时间为{2}毫秒",
l, lf, returnValue);
}
}