一、引言
.NET中很多的类、接口在设计的时候都考虑了多线程问题，简化了多线程程序的开发，不用自己去写WaitHandler等这些底层的代码，由于历史的发展，这些类的接口设计有着三种不同的风格：EAP、APM和TPL。目前重点用TPL。
二、EAP
EAP是Event-based Asynchronous Pattem（基于事件的异步模型）的简写，类似于Ajax中的XmlHttpRequest，send之后并不是处理完成了，而是在onreadystatechange事件中再通知处理完成。看下面的一个示例。
我们创建一个Winform程序，窗体上面有一个按钮和一个文本框，点击按钮开始下载，下载完成以后给文本框赋值，界面如图所示：
开始下载代码如下：
using System;
using System.Net;
using System.Windows.Forms;
namespace EAPDemo
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
///
/// 开始下载
///
///
///
private void btnDownload_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 实例化对象
WebClient wc = new WebClient();
// 注册完成事件
wc.DownloadStringCompleted += Wc_DownloadStringCompleted;
// 异步下载 不会阻塞界面，窗体可以随意拖动
wc.DownloadStringAsync(new Uri("http://www.baidu.com"));
}
///
/// 下载完成事件
///
///
///
private void Wc_DownloadStringCompleted(object sender, DownloadStringCompletedEventArgs e)
{
// 给文本框赋值
txtContent.Text = e.Result;
}
}
}
程序执行的时候，界面可以随意拖动，不会卡住界面，而使用同步方法就会卡住界面，使用同步方法时放到一个单独的线程里面也可以实现不卡住界面，但是那种写法比较复杂，直接使用异步方法就可以完成。
EAP的优点是简单，缺点是当实现复杂的业务的时候很麻烦，比如下载A成功后再下载B，如果下载B成功再下载C，否则就下载D。
EAP的类的特点是：一个异步方法配合一个***Completed事件。.NET中基于EAP的类比较少，也有更好的替代品，因此了解即可。
三、APM
APM（Asynchronous Programming Model）的缩写，是.NET旧版本中广泛使用的异步编程模型。使用了APM的异步方法会返回一个IAsyncResult 对象，这个对象有一个重要的属性：AsyncWaitHandle。它是一个用来等待异步任务执行结束的一个同步信号。看下面的一个示例。
界面上由一个按钮和一个文本框，点击按钮开始读取文件内容，读取完毕之后给文本框赋值，界面如下图所示：
按钮代码如下：
using System;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
namespace APMDemo
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private void btnRead_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 打开文件
FileStream fs = File.OpenRead("F:/test.txt");
// 声明数组
byte[] buffer = new byte[1024];
// BeginRead开始读取
IAsyncResult aResult = fs.BeginRead(buffer, 0, buffer.Length, null, null);
//等待任务执行结束
aResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();
this.txtContent.Text = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
// 结束读取
fs.EndRead(aResult);
}
}
}
因为里面使用了WaitOne()，这里会产生等待，如果等待时候过长，还是会产生界面卡顿，所以最好还是放到多线程里面去执行，修改后的代码如下：
using System;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Windows.Forms;
namespace APMDemo
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private void btnRead_Click(object sender, EventArgs e)
{
//// 打开文件
//FileStream fs = File.OpenRead("F:/test.txt");
//// 声明数组
//byte[] buffer = new byte[1024];
//// BeginRead开始读取
//IAsyncResult aResult = fs.BeginRead(buffer, 0, buffer.Length, null, null);
////等待任务执行结束
//aResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();
//this.txtContent.Text = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
//// 结束读取
//fs.EndRead(aResult);
#region 多线程
ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>
{
// 打开文件
FileStream fs = File.OpenRead("F:/test.txt");
// 声明数组
byte[] buffer = new byte[1024];
// BeginRead开始读取
IAsyncResult aResult = fs.BeginRead(buffer, 0, buffer.Length, null, null);
//等待任务执行结束
aResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();
this.txtContent.BeginInvoke(new Action(() =>
{
this.txtContent.Text= Encoding.UTF8.GetString(buffer); ;
}));
// 结束读取
fs.EndRead(aResult);
});
#endregion
}
}
}
如果不加 aResult.AsyncWaitHandle.WaitOne() 那么很有可能打印出空白，因为 BeginRead只是“开始读取”。调用完成一般要调用 EndXXX 来回收资源。
APM 的特点是：方法名字以 BeginXXX 开头，返回类型为 IAsyncResult，调用结束后需要EndXXX。
.Net 中有如下的常用类支持 APM：Stream、SqlCommand、Socket 等。
APM 还是太复杂，了解即可。
四、TPL
TPL（Task Parallel Library）是.NET 4.0之后带来的新特性，更简洁，更方便。现在在.NET平台下已经被广泛的使用。我们看下面的一个示例。
界面有一个开始按钮和一个文本框，点击按钮开始读取文件内容，读取完毕赋值到文本框中，开始按钮代码如下：
using System;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
namespace TPLDemo
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private void btnRead_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 打开文件
using (FileStream fs = File.OpenRead("F:/test.txt"))
{
// 声明数组
byte[] buffer = new byte[1024];
// BeginRead开始读取
Task task = fs.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length);
// 等待
task.Wait();
this.txtContent.Text = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
}
}
}
}
执行task.Wait()的时候如果比较耗时，也会造成界面卡顿，所以最好还是放到一个单独的线程中取执行，优化后的代码如下：
using System;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
namespace TPLDemo
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private void btnRead_Click(object sender, EventArgs e)
{
//// 打开文件
//using (FileStream fs = File.OpenRead("F:/test.txt"))
//{
// // 声明数组
// byte[] buffer = new byte[1024];
// // BeginRead开始读取
// Task task = fs.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length);
// // 等待
// task.Wait();
// this.txtContent.Text = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
//}
// 开启一个线程
ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>
{
// 打开文件
using (FileStream fs = File.OpenRead("F:/test.txt"))
{
// 声明数组
byte[] buffer = new byte[1024];
// BeginRead开始读取
Task task = fs.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length);
// 等待
task.Wait();
this.txtContent.Invoke(new Action(() =>
{
this.txtContent.Text = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
}));
}
});
}
}
}
这样用起来和APM相比的好处是：不需要EndXXX。但是TPL还有更强大的功能，那就是异步方法，我们在界面上在增加一个按钮用来演示使用异步方法，其实现代码如下：
using System;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
namespace TPLDemo
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private void btnRead_Click(object sender, EventArgs e)
{
//// 打开文件
//using (FileStream fs = File.OpenRead("F:/test.txt"))
//{
// // 声明数组
// byte[] buffer = new byte[1024];
// // BeginRead开始读取
// Task task = fs.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length);
// // 等待
// task.Wait();
// this.txtContent.Text = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
//}
// 开启一个线程
ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>
{
// 打开文件
using (FileStream fs = File.OpenRead("F:/test.txt"))
{
// 声明数组
byte[] buffer = new byte[1024];
// BeginRead开始读取
Task task = fs.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length);
// 等待
task.Wait();
this.txtContent.Invoke(new Action(() =>
{
this.txtContent.Text = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
}));
}
});
}
///
/// 异步读取方法
///
///
///
private async void btnAsync_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 打开文件
using (FileStream fs = File.OpenRead("F:/test.txt"))
{
// 声明数组
byte[] buffer = new byte[1024];
// BeginRead开始读取
await fs.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length);
this.txtContent.Text = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
}
}
}
}
使用异步方法，要把方法标记为异步的，就是将方法标记为async，然后方法中使用await，await表示等待ReadAsync执行结束。
注意：方法中如果使用了await，那么方法就必须标记为async，但也不是所有方法都可以被轻松的标记为async。WinForm中的事件处理方法都可以被标记为async，MVC中的Action方法也可以被标记为async，控制台的Main方法则不能被标记为async。
TPL的特点是：方法都以XXXAsync结尾，返回值类型是泛型的Task
TPL让我们可以用线性的方式去编写异步程序，不在需要像EAP中那样搞一堆回调、逻辑跳来跳去了。await现在已经被JavaScript借鉴走了！
我们用await实现下面的一个功能：先下载A，如果下载的内容长度大于100则下载B，否则下载C。代码实现如下：
using System;
using System.Net;
using System.Windows.Forms;
namespace AwaitDemo
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private async void btnDownload_Click(object sender, EventArgs e)
{
WebClient wc = new WebClient();
string str=await wc.DownloadStringTaskAsync("http://www.baidu.com");
if(str.Length>100)
{
str = await wc.DownloadStringTaskAsync("https://www.jd.com/");
}
else
{
str = await wc.DownloadStringTaskAsync("http://www.dangdang.com/");
}
this.txtContent.Text = str;
}
}
}
Task
WebClient、Stream、Socket等这些“历史悠久”的类都同时提供了APM、TPL更改的API，甚至有的还提供了EAP风格的API。这里建议尽可能的使用TPL风格的。
五、如何编写异步方法
在上面的示例中，我们都是使用的.NET框架给我们提供好的API，如果我们想自己编写异步方法该怎么办？因为目前Task使用最广泛，所以我们这里以TPL为例讲解如何编写自己的异步方法。
首先异步方法的返回值要是Task
////// 自定义异步方法，返回类型是string /// ///private Task TestTask() { return Task.Run (() => { // 让线程休眠3秒，模拟一个耗时的操作 Thread.Sleep(3000); return "这是一个异步方法"; }); }
这样就编写好了一个异步方法。那么怎么使用这个异步方法呢？使用方法跟我们使用.NET框架提供的异步方法一样，看下面调用异步方法的代码：
using System;
using System.Net;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
namespace AwaitDemo
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private async void btnDownload_Click(object sender, EventArgs e)
{
WebClient wc = new WebClient();
string str=await wc.DownloadStringTaskAsync("http://www.baidu.com");
if(str.Length>100)
{
str = await wc.DownloadStringTaskAsync("https://www.jd.com/");
}
else
{
str = await wc.DownloadStringTaskAsync("http://www.dangdang.com/");
}
this.txtContent.Text = str;
}
///
/// 自定义异步方法，返回类型是string
///
/// TestTask()
{
return Task.Run(() =>
{
// 让线程休眠3秒，模拟一个耗时的操作
Thread.Sleep(3000);
return "这是一个异步方法";
});
}
///
/// 调用自定义的异步方法
///
///
///
private async void btnCall_Click(object sender, EventArgs e)
{
string str = await TestTask();
this.txtContent.Text = str;
}
}
}
程序输出结果：
这样就可以调用自己写的异步方法了。
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持脚本之家。