.Net中的异步编程模式 (APM) (二)

Note: 本篇主要内容来自Jeffery Richard的Implementing the CLR Asynchronous Programming Model，看过的同学可以略过。

在前一篇中介绍了使用APM开发多线程程序的有点，同时关于如何使用APM方式的文章也很多了。所以，这篇主要想看看如何使用Jeffery Richard的Power Threading类库，来开发一个支持APM的类。

为什么要自己实现APM

前一篇中，提到了受计算约束（Computing-Bound）与受I/O约束（I/O-Bound）的区别。如果我们是一个受计算约束类型的任务，完全可以将这个方法变成委托(Delegate）的形式，然后通过BeginInvoke/EndInvoke来实现APM；另外，FCL本身也封装了大量对I/O异步操作的类，如FileStream，NetworkStream等，那我们为什么还要自己实现APM呢。Jeffery Richard列举了4个原因：

1. 尽管FCL提供很多与设备通讯的异步类，但仍有部分未提供，如并口；或者FCL提供的功能不够
2. 对现有的I/O类库添加功能，如我们在WebHttpRequest可以开发一个HTTP的过滤类等
3. 实现受计算约束的APM
4. 对不支持异步模式设备提供异步访问方式

PowerThreading类库中的AsyncResult和AsyncResult<T>

APM的核心就是IAsyncResult接口。当调用类异步方式BeginXxx时，返回IAsyncResult的对象。为了返回满足这个接口的对象，我们的类需要维护的一个 是否完成的状态IsCompleted；一个ManuelResetEvent对象及一个委托保持回调函数。这些虽然比较简单，但很麻烦。使用PowerThreading类库中AsyncResult和AsyncResult<T>，我们可以非常容易的实现支持APM的类。

AsyncResult用于没有返回值，而AsyncResult<T>用于返回类型为T的任务。下面的例子中，我们看看如何使用AsyncResult<T>。

首先，我们准备实现一个能够过滤Stream对象的类，类定义如下：

 1  class  StreamFilter
 2  {
 3      private  Stream                   m_stream;
 4      public  StreamFilter(Stream stream)
 5     {
 6     }
 7 
 8      public  IAsyncResult BeginParse(
 9              AsyncCallback callback, Object state)
10     {
11     }
12 
13      public  Stream Parse()
14     {
15     }
16 
17      public  Stream EndParse(IAsyncResult asyncResult)
18     {
19     }
20  }

Parse()是同步访问接口，执行主要的任务，而BeginParse()和EndParse()是对应的异步接口。下面是使用AsyncResult<T>后的代码

 1  class  StreamFilter
 2  {
 3      private  Stream                   m_stream;
 4      public  StreamFilter(Stream stream)
 5     {
 6        m_stream  =  stream;
 7     }
 8 
 9      public  IAsyncResult BeginParse(
10              AsyncCallback callback, Object state)
11     {
12         // 创建一个IAsyncResult对象来标志异步操作
13        AsyncResult < Stream >  ar  =  
14               new  AsyncResult < Stream > (callback, state);
15 
16         //  调用辅助函数,并传递AsycnResult对象
17         //  如果使用Anonymouse Method更简洁
18        ThreadPool.QueueUserWorkItem(ParseHelper,ar);
19 
20         return  ar;  //  返回IAsyncResult
21     }
22 
23      private   void  ParseHelper(Object asyncResult)
24     {
25        var ar  =  (AsyncResult < Stream > )asyncResult;
26         try
27        {
28            //  执行真正的任务
29           Stream result  =  Parse();
30 
31            //  更新AsycnResult状态
32           ar.SetAsCompleted(result,  false );
33        }  catch  (Exception e)
34        {
35            //  保存Exception对象
36           ar.SetAsCompleted(e,  false );
37        }
38     }
39 
40      public  Stream Parse()
41     {
42         //  分析m_stream，并返回过滤后的stream对象
43        Stream filterStream  =   null ;
44         return  filterStream;
45     }
46 
47      public  Stream EndParse(IAsyncResult asyncResult)
48     {
49        var ar  =  (AsyncResult < Stream > )asyncResult;
50         //  等待任务完成
51         return  ar.EndInvoke();
52     }
53  }

 

比较重要的是ParseHelper函数，这个函数在新的线程中执行，通过ar.SetAsCompleted来更新状态。 如果结合匿名方法或者Limbda表达式，代码可以变得更加的紧凑。

 

参考：

Implementing the CLR Asynchronous Programming Model by Jeffery Richard

Power Threading类库