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[.net 面向对象程序设计进阶] (19) 异步(Asynchronous) 使用异步创建快速响应和可伸缩性的应用程序...

news 来源：原创 2024/4/19 17:53:35

[.net 面向对象程序设计进阶] (19) 异步(Asynchronous) 使用异步创建快速响应和可伸缩性的应用程序

本节导读：

本节主要说明使用异步进行程序设计的优缺点及如何通过异步编程.

使用传统方法BeginInvoke / EndInvoke来实现异步。

使用async/await 创建异步方法和事件。

通过异步编程创建具有快速响应和可伸缩性的应用程序。

读前必备：

A.委托 [.net 面向对象编程基础] (21) 委托

B.事件 [.net 面向对象编程基础] (22) 事件

1.异步程序设计的优缺点:

A.让用户界面快速响应；对于耗时操作阻塞UI线程，通过异步回调可使用UI快速响应。

B.创建高伸缩性的应用。对于服务端应用，创建更多线程来处理消耗资源较多，使用异步可使用主线程继续工作，不需要等待返回。使用程序具有更好的伸缩性。

对于异步的缺点，最主要一点就是比创建同步程序难度大一些，首先使用传统的方法创建异步，比起同步更容易出错。不过随着.NET的不断发展和第三方异步组件的丰富，创建异步应用程序也变得越来越简单了。

2.异步的实现

对于.NET中的异步编程，.NET在各个方向都几乎提供了同步和异步的两个方式来实现,在这里我们不能把.NET中全部的异步编程方法都列举出来了，下面介绍几种常用且实用的异步方法。

3.使用BeginInvoke / EndInvoke实现异步

3.1 简单的异步示例

下面看一个简单的示例：

//使用一个有返回值的泛型委托来执行BeginInvoke
Func<string> myFunc = new Func<string>(()=>{
    Thread.Sleep(10);
    return "我是异步执行完成的返回值 当前时间：" + System.DateTime.Now.ToString();
});
IAsyncResult asynResult = myFunc.BeginInvoke(null, null);
//在异步没有完成前，可以做别的事
while (!asynResult.IsCompleted)
{
    //当不是true时，就执行这里的代码
    Console.WriteLine("当前异步是否完成：" + asynResult.IsCompleted + " 当前时间：" + System.DateTime.Now.ToString());
}
string result = myFunc.EndInvoke(asynResult);//当是true时，就将结果返回显示

Console.WriteLine(result);

运行结果如下：

在异步没有完成时，可以继续工作做一些想做的事，异步完成后返回结果。

3.2 使用异步的超时 WaitOne 判断异步完成

除了上面使用IsCompleted来判断异步完成之外，也可以使用超时来判断异步的完成情况

示例如下：

//使用一个有返回值的泛型委托来执行BeginInvoke
Func<string> myFunc = new Func<string>(()=>{
    int i = 0;
    while (i<99999999)
        ++i;
    return "异步执行完成的返回值" + (i).ToString() + " 当前时间：" + System.DateTime.Now.ToString();
   
});
IAsyncResult asynResult = myFunc.BeginInvoke(null, null);

while (!asynResult.AsyncWaitHandle.WaitOne(10, false))
    Console.Write("*");

string result = myFunc.EndInvoke(asynResult);
Console.Write("\n");
Console.WriteLine(result);

运行结果如下：

3.3 回调

毕竟上述两种等待不是一个好的方法。我们在前端开发中使用过ajax的同学肯定知道，前端中异步使用一个回调函数在异步完成后完成我们想要做的事，.NET自然也有类似的回调方法，

看示例：

           
//使用一个有返回值的泛型委托来执行BeginInvoke
Func<string> myFunc = new Func<string>(()=>{
    int i = 0;
    while (i<99999999)
        ++i;
    return "异步执行完成的返回值" + (i).ToString() + " 当前时间：" + System.DateTime.Now.ToString();
   
});
IAsyncResult asynResult = myFunc.BeginInvoke((result) =>
{
    string rst = myFunc.EndInvoke(result);
    Console.WriteLine("异步完成了，我该返回结果了！");
    Console.WriteLine(rst);
}, null);

运行结果如下：

3.4 其它组件中的Begin\End异步方法

除了BeginInvoke / EndInvoke之外，.NET在很多类中提供了异步的方法,

如System.Net.HttpWebRequest类的BeginGetResponse和EndGetResponse方法，

这里不再一一列举了，使用方法和上面的示例类似。

4. async/await

.NET 5.0 以后，让异步编程变得更加简单了，我们介绍一下async和await。

它让我们编写异步程序变得和同步一样简单，不但减少了代码量，而且不会因为异步让我们程序逻辑被打乱。

4.1 异步方法

下面使用async 和 await关键字来创建一个异步方法,

在第一个方法里调用第二个异步方法，

第二个异步方法中使用了多线程。

听起来很绕口，不过整个代码编写和同步方法没有什么区别，只是多一个关键字。

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("主线程开始..");
    AsyncMethod();
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine("主线程结束..");


    Console.ReadKey();
}

static async void AsyncMethod()
{
    Console.WriteLine("开始异步方法");
    var result = await MyMethod();
    Console.WriteLine("异步方法结束");
}

static async Task<int> MyMethod()
{
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        Console.WriteLine("异步执行" + i.ToString() + "..");
        await Task.Delay(1000); //模拟耗时操作
    }
    return 0;
}

运行结果如下：

4.2 异步事件

下面使用一个WinForm应用程序来测试一下异步事件，我们创建一个同步的Click事件和一个异步的Click事件，先触发异步，然后紧接着触发同步，看一下运行结果。

//同步事件
private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    textBox1.Text += "同步执行开始..\r\n";          
    MyMethodFirst();
    textBox1.Text += "同步执行结束..\r\n";          
}
//同事事件调用方法
int MyMethodFirst()
{
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        textBox1.Text += "同步执行" + i.ToString() + "..\r\n";               
    }
    return 0;
}

//异步事件
private async  void button3_Click(object sender, EventArgs e)
{
    textBox1.Text += "异步执行开始..====\r\n";
    await MyMethodSencond();
    textBox1.Text += "异步执行结束..====\r\n";     
}
//异步事件调用方法
async Task<int> MyMethodSencond()
{
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        textBox1.Text += "异步执行" + i.ToString() +" ..====\r\n";          
        await Task.Delay(1000); //模拟耗时操作
    }
    return 0;
}