【转】C#异步的世界【上】

【转】C#异步的世界【上】

【转】C#异步的社会风气【上】

初进阶的程序员可能对async、await用得较多,却对之前的异步了解非常少。本人就是是此类,因此打算回顾上下异步的进化史。 

正文主要是回顾async异步模式之前的异步,下篇文章又来要分析async异步模式。

APM

APM 异步编程模型,Asynchronous Programming Model

早在C#1之时节就是产生矣APM。虽然未是特别熟悉,但是有些要展现了之。就是那些看似是BeginXXX和EndXXX的法门,且BeginXXX返回值是IAsyncResult接口。

于业内写APM示例之前我们先行让来一致截联机代码

//1、同步方法
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{          
    Debug.WriteLine("【Debug】线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

    var request = WebRequest.Create("https://github.com/");//为了更好的演示效果,我们使用网速比较慢的外网
    request.GetResponse();//发送请求    

    Debug.WriteLine("【Debug】线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    label1.Text = "执行完毕!";
}

【说明】为了重新好之演示异步效果,这里我们使用winform程序来开示范。(因为winform始终犹需UI线程渲染界面,如果让UI线程占用则会油然而生“假死”状态)

【效果图】

个人档案 1

关押图得知:

  • 咱们于推行措施的下页面出现了“假死”,拖不动了。
  • 咱看到打印结果,方法调用前与调用后线程ID还是9(也尽管是跟一个线程)

下我们再来演示对应之异步方法:(BeginGetResponse、EndGetResponse所谓的APM异步模型)

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    //1、APM 异步编程模型,Asynchronous Programming Model
    //C#1[基于IAsyncResult接口实现BeginXXX和EndXXX的方法]             
    Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

    var request = WebRequest.Create("https://github.com/");
    request.BeginGetResponse(new AsyncCallback(t =>//执行完成后的回调
    {
        var response = request.EndGetResponse(t);
        var stream = response.GetResponseStream();//获取返回数据流 

        using (StreamReader reader = new StreamReader(stream))
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            while (!reader.EndOfStream)
            {
                var content = reader.ReadLine();
                sb.Append(content);
            }
            Debug.WriteLine("【Debug】" + sb.ToString().Trim().Substring(0, 100) + "...");//只取返回内容的前100个字符 
            Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            label1.Invoke((Action)(() => { label1.Text = "执行完毕!"; }));//这里跨线程访问UI需要做处理
        }
    }), null);

    Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); 
}

【效果图】

 个人档案 2

在押图得知:

  • 启用异步方法并从未是UI界面卡死
  • 异步方法启动了另外一个ID为12之线程

方代码执行顺序:

个人档案 3

眼前我们说过,APM的BebinXXX必须返回IAsyncResult接口。那么连下我们解析IAsyncResult接口:

首先我们看:

个人档案 4

确实返回的凡IAsyncResult接口。那IAsyncResult到底长的哟体统?:

个人档案 5

连没想像着之那复杂嘛。我们是不是好尝试这贯彻之接口,然后显示自己的异步方法也?

率先肯定一个类MyWebRequest,然后继续IAsyncResult:(下面是着力的伪代码实现)

public class MyWebRequest : IAsyncResult
{
    public object AsyncState
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }

    public WaitHandle AsyncWaitHandle
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }

    public bool CompletedSynchronously
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }

    public bool IsCompleted
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }
}

这般自然是不克用底,起码也得有个存回调函数的属性吧,下面我们多少改造下:

个人档案 6

然后我们可从定义APM异步模型了:(成对的Begin、End)

public IAsyncResult MyBeginXX(AsyncCallback callback)
{
    var asyncResult = new MyWebRequest(callback, null);
    var request = WebRequest.Create("https://github.com/");
    new Thread(() =>  //重新启用一个线程
    {
        using (StreamReader sr = new StreamReader(request.GetResponse().GetResponseStream()))
        {
            var str = sr.ReadToEnd();
            asyncResult.SetComplete(str);//设置异步结果
        }

    }).Start();
    return asyncResult;//返回一个IAsyncResult
}

public string MyEndXX(IAsyncResult asyncResult)
{
    MyWebRequest result = asyncResult as MyWebRequest;
    return result.Result;
}

调用如下:

 private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
 {
     Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     MyBeginXX(new AsyncCallback(t =>
     {
         var result = MyEndXX(t);
         Debug.WriteLine("【Debug】" + result.Trim().Substring(0, 100) + "...");
         Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     }));
     Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
 }

效果图:

个人档案 7

咱看自己实现之法力基本上与体系提供的大半。

  • 启用异步方法并没是UI界面卡死
  • 异步方法启动了另外一个ID为11底线程

【总结】

个体认为APM异步模式就是是启用另外一个线程执行耗时任务,然后通过回调函数执行后续操作。

APM还得透过外方获得值,如:

while (!asyncResult.IsCompleted)//循环,直到异步执行完成 (轮询方式)
{
    Thread.Sleep(100);
}
var stream2 = request.EndGetResponse(asyncResult).GetResponseStream();

asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();//阻止线程,直到异步完成 (阻塞等待)
var stream2 = request.EndGetResponse(asyncResult).GetResponseStream();

 

上:如果是屡见不鲜方法,我们吧可经过信托异步:(BeginInvoke、EndInvoke)

 public void MyAction()
 {
     var func = new Func<string, string>(t =>
     {
         Thread.Sleep(2000);
         return "name:" + t + DateTime.Now.ToString();
     });

     var asyncResult = func.BeginInvoke("张三", t =>
     {
         string str = func.EndInvoke(t);
         Debug.WriteLine(str);
     }, null); 
 }

EAP

EAP 基于事件之异步模式,Event-based Asynchronous Pattern

本条模式在C#2的时光光顾。

事先来拘禁个EAP的例证:

 private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
 {            
     Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

     BackgroundWorker worker = new BackgroundWorker();
     worker.DoWork += new DoWorkEventHandler((s1, s2) =>
     {
         Thread.Sleep(2000);
         Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     });//注册事件来实现异步
     worker.RunWorkerAsync(this);
     Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
 }

 

【效果图】(同样不会见阻塞UI界面)

个人档案 8

【特征】

  • 由此波的法门注册回调函数
  • 经过 XXXAsync方法来推行异步调用

事例十分简单,但是同APM模式相比,是无是从未有过那清晰透明。为什么可以这么实现?事件之注册是于关系嘛?为什么执行RunWorkerAsync会触发注册的函数?

倍感温馨同时想多了…

俺们尝试着倒编译看看源码:

个人档案 9

 只想说,这么玩,有意思吗?

TAP

TAP 基于任务的异步模式,Task-based Asynchronous Pattern

顶目前为止,我们以为上面的APM、EAP异步模式好用吗?好像从没意识什么问题。再细致想想…如果我们发多单异步方法要依照先后顺序执行,并且要(在主进程)得到有返回值。

先是定义三单委托:

public Func<string, string> func1()
{
    return new Func<string, string>(t =>
    {
        Thread.Sleep(2000);
        return "name:" + t;
    });
}
public Func<string, string> func2()
{
    return new Func<string, string>(t =>
    {
        Thread.Sleep(2000);
        return "age:" + t;
    });
}
public Func<string, string> func3()
{
    return new Func<string, string>(t =>
    {
        Thread.Sleep(2000);
        return "sex:" + t;
    });
}

下一场照一定顺序执行:

public void MyAction()
{
    string str1 = string.Empty, str2 = string.Empty, str3 = string.Empty;
    IAsyncResult asyncResult1 = null, asyncResult2 = null, asyncResult3 = null;
    asyncResult1 = func1().BeginInvoke("张三", t =>
    {
        str1 = func1().EndInvoke(t);
        Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        asyncResult2 = func2().BeginInvoke("26", a =>
        {
            str2 = func2().EndInvoke(a);
            Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            asyncResult3 = func3().BeginInvoke("男", s =>
            {
                str3 = func3().EndInvoke(s);
                Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            }, null);
        }, null);
    }, null);

    asyncResult1.AsyncWaitHandle.WaitOne();
    asyncResult2.AsyncWaitHandle.WaitOne();
    asyncResult3.AsyncWaitHandle.WaitOne();
    Debug.WriteLine(str1 + str2 + str3);
} 

而外难看、难读一些像样也从不什么 。不过实在是这样为?

个人档案 10

asyncResult2是null?
有鉴于此在好第一单异步操作前从未对asyncResult2进行赋值,asyncResult2执行异步等待的下报好。那么如此我们虽无法控制三个异步函数,按照一定顺序执行好后又用到回值。(理论及还是有另外方之,只是会然代码更加错综复杂)

 

不错,现在该我们的TAP登场了。

个人档案 11

仅需要调用Task类的静态方法Run,即可轻松使用异步。

获返回值:

var task1 = Task<string>.Run(() =>
{
    Thread.Sleep(1500);
    Console.WriteLine("【Debug】task1 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    return "张三";
});
//其他逻辑            
task1.Wait();
var value = task1.Result;//获取返回值
Console.WriteLine("【Debug】主 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

今昔咱们处理地方多独异步按顺序执行:

Console.WriteLine("【Debug】主 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
string str1 = string.Empty, str2 = string.Empty, str3 = string.Empty;
var task1 = Task.Run(() =>
{
    Thread.Sleep(500);
    str1 = "姓名:张三,";
    Console.WriteLine("【Debug】task1 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}).ContinueWith(t =>
{
    Thread.Sleep(500);
    str2 = "年龄:25,";
    Console.WriteLine("【Debug】task2 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}).ContinueWith(t =>
{
    Thread.Sleep(500);
    str3 = "爱好:妹子";
    Console.WriteLine("【Debug】task3 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
});

Thread.Sleep(2500);//其他逻辑代码

task1.Wait();

Debug.WriteLine(str1 + str2 + str3);
Console.WriteLine("【Debug】主 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

[效果图]

个人档案 12

俺们看来,结果都收获了,且是异步按次执行的。且代码的逻辑思路特别清晰。如果您感受还无是不行老,那么你现象而是100个异步方法要异步按次序执行吗?用APM的异步回调,那至少也得异步回调嵌套100不成。那代码的复杂度可想而知。

 

拉开思考

  • WaitOne就等的规律

  • 异步为什么会升级性能

  • 线程的运数据以及CPU的使用率有得的关联吗

 

问题1:WaitOne完成等的规律

在此之前,我们先行来概括的了解下基本上线程信号控制AutoResetEvent类。

var _asyncWaitHandle = new AutoResetEvent(false);
_asyncWaitHandle.WaitOne();

其一代码会当 WaitOne 的地方会面直接待下。除非有另外一个线程执行 AutoResetEvent 的set方法。

var _asyncWaitHandle = new AutoResetEvent(false);
_asyncWaitHandle.Set();
_asyncWaitHandle.WaitOne();

然,到了 WaitOne 就得直接执行下去。没有出外等待。

而今咱们本着APM 异步编程模型中之 WaitOne 等待是匪是亮了点啊呢。我们回头来促成之前起定义异步方法的异步等待。

public class MyWebRequest : IAsyncResult
{
    //异步回调函数(委托)
    private AsyncCallback _asyncCallback;
    private AutoResetEvent _asyncWaitHandle;
    public MyWebRequest(AsyncCallback asyncCallback, object state)
    {
        _asyncCallback = asyncCallback;
        _asyncWaitHandle = new AutoResetEvent(false);
    }
    //设置结果
    public void SetComplete(string result)
    {
        Result = result;
        IsCompleted = true;
        _asyncWaitHandle.Set();
        if (_asyncCallback != null)
        {
            _asyncCallback(this);
        }
    }
    //异步请求返回值
    public string Result { get; set; }
    //获取用户定义的对象,它限定或包含关于异步操作的信息。
    public object AsyncState
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }
    // 获取用于等待异步操作完成的 System.Threading.WaitHandle。
    public WaitHandle AsyncWaitHandle
    {
        //get { throw new NotImplementedException(); }

        get { return _asyncWaitHandle; }
    }
    //获取一个值,该值指示异步操作是否同步完成。
    public bool CompletedSynchronously
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }
    //获取一个值,该值指示异步操作是否已完成。
    public bool IsCompleted
    {
        get;
        private set;
    }
}

辛亥革命代码就是骤增的异步等待。

【执行步骤】

个人档案 13

 

问题2:异步为什么会升级性

按同代码:

Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问数据库的方法
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问FQ网站的方法

其一代码用20秒。

如是异步:

var task = Task.Run(() =>
{
    Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问数据库的方法
});
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问FQ网站的方法
task.Wait();

诸如此类就设10秒了。这样便省了10秒。

如果是:

var task = Task.Run(() =>
{
    Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问数据库的方法
}); 
task.Wait();

异步执行中没有耗时的代码那么这样的异步将凡从来不意思的。

或者:

var task = Task.Run(() =>
{
    Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问数据库的方法
}); 
task.Wait();
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问FQ网站的方法

把耗时任务在异步等待后,那这样的代码也是不见面来性能提升的。

还有同种情景:

倘若是单核CPU进行高密集运算操作,那么异步也是从来不意义的。(因为运算是那个耗CPU,而网络要等待不耗CPU)

 

问题3:线程的以数据以及CPU的使用率有必然的关系吗

答案是否。

或拿就对做而。

情况1:

long num = 0;
while (true)
{
    num += new Random().Next(-100,100);
    //Thread.Sleep(100);
}

单核下,我们才启动一个线程,就足以被你CPU爆满。

个人档案 14个人档案 15

起先八次等,八经过CPU基本满员。

情况2:

个人档案 16

个人档案 17

一千大抵单线程,而CPU的使用率还是0。由此,我们获得了前面的下结论,线程的运数据以及CPU的使用率没有早晚的关联。

虽说如此,但是呢无可知不用节制的开启线程。因为:

  • 开启一个初的线程的过程是较耗资源的。(可是使用线程池,来降低开启新线程所吃的资源)
  • 差不多线程的切换为是索要时之。
  • 每个线程占用了必然的内存保存线程上下文信息。

 

demo:http://pan.baidu.com/s/1slOxgnF

正文就联合至索引目录:《C#基础知识巩固》

对于异步编程了解不殊,文中极有或大多介乎错误描述和理念。

谢谢广大园友的指正。

针对相互讨论的目的,绝无想使误导大家的意思。

 

【推荐】

http://www.cnblogs.com/wisdomqq/archive/2012/03/26/2412349.html

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