.NET 异步模式
本文将介绍 .NET 中的异步模式及其实现方法。
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介绍
这并非一个新话题，但也绝不会过时。了解这个话题非常重要，理解越深入，你对 .NET 平台就掌握得越牢固。
如今，尤其是在 .NET 4.0 之后，异步编程已成为一种趋势，每个人都在追随。如果您构建了一个平台、框架或仅仅是一个类库，并且仍想对其进行支持，那么强烈建议为库中的每一个耗时方法都创建其异步对应版本。
背景
本文是我之前关于类似主题文章的一次姗姗来迟的延续。
再次强调，无论您是编写 ASP.NET 应用程序、Windows 应用程序还是 .NET 程序集，并且希望利用异步功能，您都有许多方法和选项可供选择。
然而，本文并非关于发起异步调用的具体策略，而是关于设计应用程序的策略，因此，它关乎模式（Patterns）和模型（Models）。
正如 MSDN 文档所述，有三种模式可用于构建您的应用程序或重构您的库以使用异步功能：
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标题 |
描述 |
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描述了使用 此模型不再推荐用于新开发。 |
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描述了提供异步行为的基于事件的传统模型。此模型不再推荐用于新开发。 |
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描述了基于 |
Using the Code
代码是有趣的部分，在我提供的示例中，我实现了这三种模式。
异步编程模型 (APM)
此模型**不再**推荐使用，并且已过时，但它非常简单且非常实用。
它适用于遗留系统，适用于 .NET 4.5 之前的任何系统，并且在您想要创建支持异步调用的 WCF 合同时也可能很有用。假设我们有一个耗时的方法，它接受两个整数参数并返回一个整数。
public int GetPrimeCount(int min, int count)
{
PrintCurrentThreadId("GetPrimeCount");
return ParallelEnumerable.Range(min, count).Count(n =>
Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n) - 1).All(i =>
n % i > 0));
}
异步编程模型依赖于以下内容：
- 代表要调用的函数地址的委托。
- 将调用功能分成 2 部分或开始/结束对。
- 可选的回调函数。
这些是该模型的基础，但您可以做很多事情或以不同的方式塑造它。
public IAsyncResult BeginGetPrimeCount(int min,
int count, AsyncCallback callback, object userState)
{
getPrimeCountCaller = this.GetPrimeCount;
PrintCurrentThreadId("BeginGetPrimeCount");
return getPrimeCountCaller.BeginInvoke(min, count, callback, userState);
}
public int EndGetPrimeCount(IAsyncResult result)
{
PrintCurrentThreadId("EndGetPrimeCount");
return getPrimeCountCaller.EndInvoke(result);
}
委托将如下所示：
private delegate int GetPrimeCountHandler(int min, int count);
private GetPrimeCountHandler getPrimeCountCaller;
我对此模式的实现不需要我公开委托，也不需要我使用回调函数。它也不需要使用 IAsyncResult 及其 AsyncWaitHandle。
然而，正如您在 EndGetPrimeCount() 中所见，我使用了 getPrimeCountCaller 委托，但通过使用此行也可以避免：
((GetPrimeCountHandler)((AsyncResult)result).AsyncDelegate).EndInvoke(result);
这样做的目的是在另一个线程中调用该方法。
除非我们调用 EndInvoke()，否则我们无法获取结果，如果我们必须创建一个回调函数，则可以在回调函数中调用 EndInvoke()。
基于事件的异步模式 (EAP)
此模式也**不再**推荐使用，它可以以不同的方式实现，但它依赖于以下内容：
- 您的方法应异步执行。
- 执行结束后应触发一个事件。
为了实现这一点，您需要定义一个事件，该事件可以根据您的意愿进行设计，但它只需要传递结果的值。
对于这个例子，我选择了它看起来像这样：
public delegate void GetPrimeCountEventHandler(object sender, GetPrimeEventArg e);
public event GetPrimeCountEventHandler GetPrimeCount_Completed;
其中 GetPrimeEventArg 定义为：
public int GetPrimeCount(int min, int count)
{
Program.PrintCurrentThreadId("GetPrimeCount");
return ParallelEnumerable.Range(min, count).Count(n =>
Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n) - 1).All(i =>
n % i > 0));
}
您可以选择让它更简单。现在挑战在于进行异步调用，这可以通过多种方式完成，包括使用上面段落中显示的委托。此外，您可以使用 Thread, ThreadStart, Threadpool, BackgroundWorker，或任何您选择的其他技术。
对于这个例子，我选择了 ThreadPool，因为它比委托技术快得多，但我遇到了一些困难，因为 ThreadPool 只接受返回 void 并接受一个 object 类型参数的委托，而我的情况并非如此。
然而，我找到了一个在这里显示的解决方法：
public void GetPrimeCountAsync(int min, int count)
{
int result = -1;
ManualResetEvent evt = new ManualResetEvent(false);
WaitCallback wait = new WaitCallback((x) =>
{
try
{
result = GetPrimeCount(min, count);
}
catch (Exception ex)
{
//ToDo handle the exception
}
finally
{
evt.Set();
}
});
ThreadPool.QueueUserWorkItem(wait);
evt.WaitOne();
evt.Close();
On_GetPrimeCount_Completed(new GetPrimeEventArg()
{ Minimum = min, Count = count, Result = result });
}
该代码片段只是一个示例，它可以进行更多增强和完善。ThreadPool 将保证在单独的线程中执行，而 ManualResetEvent 将阻止该线程，直到您通过调用 Set() 方法手动释放它。
基于任务的异步模式 (TAP)
现在这是推荐使用的新模式，它仅在 .NET 4.5 中可用，要使用它，请参阅本文： C# 5.0 中使用 async 和 await 进行异步编程。
简而言之，您可以在任何用 async 关键字修饰的方法中使用 await。
返回类型只能是 void、Task 或 Task<T>。
这就足以使其变得 awaitable，这意味着您可以在任何其他 async 方法中使用 await 关键字调用它。
出于传统，方法名以 Async 结尾。
public async Task <int> GetPrimeCountAsync(int min, int count)
{
return await Task.Run<int>(() =>
{
Program.PrintCurrentThreadId("GetPrimeCount");
return ParallelEnumerable.Range(min, count).Count(n =>
Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n) - 1).All(i =>
n % i > 0));
});
}
这是推荐的模式，并且实现起来要容易得多，它也可以以不同的方式实现，但是，实现的关键在于使用 async 和 await 关键字，而框架将负责多线程。
性能非常出色。
值得关注的点
异步编程可帮助您编写和构建健壮的应用程序和系统，它使您能够利用多线程能力并发挥机器的强大功能。.NET 在每个版本中都在不断简化。
结果示例：
