详解 ASP.NET异步
在前文中，介绍了.NET下的多种异步的形式，在WEB程序中，天生就是多线程的，因此使用异步应该更为谨慎。本文将着重展开ASP.NET中的异步。
【注意】本文中提到的异步指的是服务器端异步，而非客户端异步（Ajax）。
对于HTTP的请求响应模型，服务器无法主动通知或回调客户端，当客户端发起一个请求后，必须保持连接等待服务器的返回结果，才能继续处理，因此，对于客户端来说，请求与响应是无法异步进行，也就是说无论服务器如何处理请求，对于客户端来说没有任何差别。
那么ASP.NET异步指的又是什么，解决了什么问题呢？
在解释ASP.NET异步前，先来考察下ASP.NET线程模型。
ASP.NET线程模型
我们知道，一个WEB服务可以同时服务器多个用户，我们可以想象一下，WEB程序应该运行于多线程环境中，对于运行WEB程序的线程，我们可以称之为WEB线程，那么，先来看看WEB线程长什么样子吧。
我们可以用一个HttpHandler输出一些内容。
public class Handler : IHttpHandler { public void ProcessRequest(HttpContext context) { context.Response.ContentType = "text/plain"; var thread = Thread.CurrentThread; context.Response.Write( string.Format("Name:{0}\r\nManagedThreadId:{1}\r\nIsBackground:{2}\r\nIsThreadPoolThread:{3}", thread.Name, thread.ManagedThreadId, thread.IsBackground, thread.IsThreadPoolThread) ); } public bool IsReusable { get {return true;} } }
你可以看到类似于这样的结果：
Name:
ManagedThreadId:57
IsBackground:True
IsThreadPoolThread:True
这里可以看到，WEB线程是一个没有名称的线程池中的线程，如果刷新这个页面，还有机会看到 ManagedThreadId 在不断变化，并且可能重复出现。说明WEB程序有机会运行于线程池中的不同线程。
为了模拟多用户并发访问的情况，我们需要对这个处理程序添加人为的延时，并输出线程相关信息与开始结束时间，再通过客户端程序同时发起多个请求，查看返回的内容，分析请求的处理情况。
public void ProcessRequest(HttpContext context) { DateTime begin = DateTime.Now; int t1, t2, t3; ThreadPool.GetAvailableThreads(out t1, out t3); ThreadPool.GetMaxThreads(out t2, out t3); Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(10)); DateTime end = DateTime.Now; context.Response.ContentType = "text/plain"; var thread = Thread.CurrentThread; context.Response.Write( string.Format("TId:{0}\tApp:{1}\tBegin:{2:mm:ss,ffff}\tEnd:{3:mm:ss,ffff}\tTPool：{4}", thread.ManagedThreadId, context.ApplicationInstance.GetHashCode(), begin, end, t2 - t1 ) ); }
我们用一个命令行程序来发起请求，并显示结果。
static void Main() { var url = new Uri("http://localhost:8012/Handler.ashx"); var num = 50; for (int i = 0; i < num; i++) { var request = WebRequest.Create(url); request.GetResponseAsync().ContinueWith(t => { var stream = t.Result.GetResponseStream(); using (TextReader tr = new StreamReader(stream)) { Console.WriteLine(tr.ReadToEnd()); } }); } Console.ReadLine(); }
这里，我们同时发起了50个请求，然后观察响应的情况。
【注意】后面的结果会因为操作系统、IIS版本、管道模式、.NET版本、配置项 的不同而不同，以下结果为在Windows Server 2008 R2 + IIS7.5 + .NET 4.5 beta(.NET 4 runtime) + 默认配置 中测试的结果，在没有特别说明的情况下，均为重启IIS后第一次运行的情况。
这个程序在我的电脑运行结果是这样的：
TId:6 App:35898671 Begin:55:30,3176 End:55:40,3182 TPool:2 TId:5 App:22288629 Begin:55:30,3176 End:55:40,3212 TPool:2 TId:7 App:12549444 Begin:55:31,0426 End:55:41,0432 TPool:3 TId:8 App:22008501 Begin:55:31,5747 End:55:41,5752 TPool:4 TId:9 App:37121646 Begin:55:32,1067 End:55:42,1073 TPool:5 TId:10 App:33156464 Begin:55:32,6387 End:55:42,6393 TPool:6 TId:11 App:7995840 Begin:55:33,1707 End:55:43,1713 TPool:7 TId:12 App:36610825 Begin:55:33,7028 End:55:43,7033 TPool:8 TId:13 App:20554616 Begin:55:34,2048 End:55:44,2054 TPool:9 TId:14 App:15510466 Begin:55:35,2069 End:55:45,2074 TPool:10 TId:15 App:23324256 Begin:55:36,2049 End:55:46,2055 TPool:11 TId:16 App:34250480 Begin:55:37,2050 End:55:47,2055 TPool:12 TId:17 App:58408916 Begin:55:38,2050 End:55:48,2056 TPool:13 TId:18 App:2348279 Begin:55:39,2051 End:55:49,2057 TPool:14 TId:19 App:61669314 Begin:55:40,2051 End:55:50,2057 TPool:15 TId:6 App:35898671 Begin:55:40,3212 End:55:50,3217 TPool:15 TId:5 App:22288629 Begin:55:40,3232 End:55:50,3237 TPool:15 TId:7 App:12549444 Begin:55:41,0432 End:55:51,0438 TPool:15 TId:8 App:22008501 Begin:55:41,5752 End:55:51,5758 TPool:15 TId:9 App:37121646 Begin:55:42,1073 End:55:52,1078 TPool:15 TId:10 App:33156464 Begin:55:42,6393 End:55:52,6399 TPool:15 TId:11 App:7995840 Begin:55:43,1713 End:55:53,1719 TPool:15 TId:12 App:36610825 Begin:55:43,7043 End:55:53,7049 TPool:15 TId:13 App:20554616 Begin:55:44,2054 End:55:54,2059 TPool:15 TId:20 App:36865354 Begin:55:45,2074 End:55:55,2080 TPool:16 TId:14 App:15510466 Begin:55:45,2084 End:55:55,2090 TPool:16 TId:21 App:3196068 Begin:55:46,2055 End:55:56,2061 TPool:17 TId:15 App:23324256 Begin:55:46,2065 End:55:56,2071 TPool:17 TId:22 App:4186222 Begin:55:47,2055 End:55:57,2061 TPool:18 TId:16 App:34250480 Begin:55:47,2065 End:55:57,2071 TPool:18 TId:23 App:764807 Begin:55:48,2046 End:55:58,2052 TPool:19 TId:17 App:58408916 Begin:55:48,2056 End:55:58,2062 TPool:19 TId:24 App:10479095 Begin:55:49,2047 End:55:59,2052 TPool:20 TId:18 App:2348279 Begin:55:49,2057 End:55:59,2062 TPool:20 TId:25 App:4684807 Begin:55:50,2047 End:56:00,2053 TPool:21 TId:19 App:61669314 Begin:55:50,2057 End:56:00,2063 TPool:21 TId:6 App:35898671 Begin:55:50,3227 End:56:00,3233 TPool:21 TId:5 App:22288629 Begin:55:50,3237 End:56:00,3243 TPool:21 TId:7 App:12549444 Begin:55:51,0438 End:56:01,0443 TPool:21 TId:8 App:22008501 Begin:55:51,5758 End:56:01,5764 TPool:21 TId:9 App:37121646 Begin:55:52,1078 End:56:02,1084 TPool:21 TId:10 App:33156464 Begin:55:52,6399 End:56:02,6404 TPool:21 TId:11 App:7995840 Begin:55:53,1719 End:56:03,1725 TPool:21 TId:26 App:41662089 Begin:55:53,7049 End:56:03,7055 TPool:22 TId:12 App:36610825 Begin:55:53,7059 End:56:03,7065 TPool:22 TId:13 App:20554616 Begin:55:54,2069 End:56:04,2075 TPool:22 TId:27 App:46338128 Begin:55:55,2070 End:56:05,2076 TPool:23 TId:14 App:15510466 Begin:55:55,2090 End:56:05,2096 TPool:23 TId:20 App:36865354 Begin:55:55,2090 End:56:05,2096 TPool:23 TId:28 App:28975576 Begin:55:56,2051 End:56:06,2056 TPool:24
从这个结果大概可以看出，开始两个请求几乎同时开始处理，因为线程池最小线程数为2（可配置），紧接着后面的请求会每隔半秒钟开始一个，因为如果池中的线程都忙，会等待半秒（.NET版本不同而不同），如果还是没有线程释放则开启新的线程，直到达到最大线程数（可配置）。未能在线程池中处理的请求将被放入请求队列，当一个线程释放后，下一个请求紧接着开始在该线程处理。
最终50个请求共产生24个线程，总用时约35.9秒。
光看数据不够形象，用简单的代码把数据转换成图形吧，下面是100个请求的处理过程。
我们可以看到，当WEB线程长时间被占用时，请求会由于线程池而阻塞，同时产生大量的线程，最终响应时间变长。
作为对比，我们列出处理时间10毫秒的数据。
TId:6 App:44665200 Begin:41:07,9932 End:41:08,0032 TPool:2 TId:5 App:37489757 Begin:41:07,9932 End:41:08,0032 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,0042 End:41:08,0142 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,0052 End:41:08,0152 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,0142 End:41:08,0242 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,0152 End:41:08,0252 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,0242 End:41:08,0342 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,0252 End:41:08,0352 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,0342 End:41:08,0442 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,0352 End:41:08,0452 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,0442 End:41:08,0542 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,0452 End:41:08,0552 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,0542 End:41:08,0642 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,0552 End:41:08,0652 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,0642 End:41:08,0742 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,0652 End:41:08,0752 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,0742 End:41:08,0842 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,0752 End:41:08,0852 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,0842 End:41:08,0942 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,0852 End:41:08,0952 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,0942 End:41:08,1042 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,0952 End:41:08,1052 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,1042 End:41:08,1142 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,1052 End:41:08,1152 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,1142 End:41:08,1242 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,1152 End:41:08,1252 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,1242 End:41:08,1342 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,1252 End:41:08,1352 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,1342 End:41:08,1442 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,1352 End:41:08,1452 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,1442 End:41:08,1542 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,1452 End:41:08,1552 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,1542 End:41:08,1642 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,1552 End:41:08,1652 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,1642 End:41:08,1742 TPool:2 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,1652 End:41:08,1752 TPool:2 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,1742 End:41:08,1842 TPool:3 TId:7 App:12547953 Begin:41:08,1752 End:41:08,1852 TPool:3 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,1762 End:41:08,1862 TPool:3 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,1842 End:41:08,1942 TPool:3 TId:7 App:12547953 Begin:41:08,1852 End:41:08,1952 TPool:3 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,1862 End:41:08,1962 TPool:3 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,1942 End:41:08,2042 TPool:3 TId:7 App:12547953 Begin:41:08,1952 End:41:08,2092 TPool:3 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,1962 End:41:08,2102 TPool:3 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,2052 End:41:08,2152 TPool:3 TId:7 App:12547953 Begin:41:08,2092 End:41:08,2192 TPool:3 TId:6 App:37489757 Begin:41:08,2102 End:41:08,2202 TPool:3 TId:5 App:44665200 Begin:41:08,2152 End:41:08,2252 TPool:3 TId:7 App:12547953 Begin:41:08,2192 End:41:08,2292 TPool:3
共产生线程3个，总用时0.236秒。
根据以上的数据，我们可以得出结论，要提高系统响应时间与并发处理数，应尽可能减少WEB线程的等待。
【略】请各位自行查验当一次并发全部处理完毕后再次测试的处理情况。
【略】请各位自行查验当处理程序中使用线程池处理等待任务的处理情况。
如何减少WEB线程的等待呢，那就应该尽早的结果ProcessRequest方法，前一篇中讲到，对于一些需要等待完成的任务，可以使用异步方法来做，于是我们可以在ProcessRequest中调用异步方法，但问题是当ProcessRequest结束后，请求处理也即将结束，一但请求结束，将没有办法在这一次请求中返回结果给客户端，但是此时，异步任务还没有完成，当异步任务完成时，也许再也没有办法将结果传给客户端了。（难道用轮询？囧）
我们需要的方案是，处理请求时可以暂停处理（不是暂停线程），并保持客户端连接，在需要时，向客户端输出结果，并结束请求。
在这个模型中，可以看到，对于WebServerRuntime来说，我们的请求处理程序就是一个异步方法，而对于客户端来说，却并不知道后面的处理情况。无论在WebServerRuntime或是我们的处理程序，都没有直接占用线程，一切由何时SetComplete决定。同时可以看到，这种模式需要WebServerRuntime的紧密配合，提供调用异步方法的接口。在ASP.NET中，这个接口就是IHttpAsyncHandler。
异步ASP.NET处理程序
首先，我们来实现第一个异步处理程序，在适当的时候触发结束，在开始和结束时输出一些信息。
public class Handler : IHttpHandler, IHttpAsyncHandler
{
public void ProcessRequest(HttpContext context)
{
//异步处理器不执行该方法
}
public bool IsReusable
{
//设置允许重用对象
get { return false; }
}
//请求开始时由ASP.NET调用此方法
public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback cb, object extraData)
{
context.Response.ContentType = "text/xml";
context.Response.Write("App:");
context.Response.Write(context.ApplicationInstance.GetHashCode());
context.Response.Write("\tBegin:");
context.Response.Write(DateTime.Now.ToString("mm:ss,ffff"));
//输出当前线程
context.Response.Write("\tThreadId:");
context.Response.Write(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
//构建异步结果并返回
var result = new WebAsyncResult(cb, context);
//用一个定时器来模拟异步触发完成
Timer timer = null;
timer = new Timer(o =>
{
result.SetComplete();
timer.Dispose();
}, null, TimeSpan.FromSeconds(5), TimeSpan.FromSeconds(5));
return result;
}
//异步结束时，由ASP.NET调用此方法
public void EndProcessRequest(IAsyncResult result)
{
WebAsyncResult webresult = (WebAsyncResult)result;
webresult.Context.Response.Write("\tEnd:");
webresult.Context.Response.Write(DateTime.Now.ToString("mm:ss,ffff"));
//输出当前线程
webresult.Context.Response.Write("\tThreadId:");
webresult.Context.Response.Write(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
//WEB异步方法结果
class WebAsyncResult : IAsyncResult
{
private AsyncCallback _callback;
public WebAsyncResult(AsyncCallback cb, HttpContext context)
{
Context = context;
_callback = cb;
}
//当异步完成时调用该方法
public void SetComplete()
{
IsCompleted = true;
if (_callback != null)
{
_callback(this);
}
}
public HttpContext Context
{
get;
private set;
}
public object AsyncState
{
get { return null; }
}
//由于ASP.NET不会等待WEB异步方法，所以不使用此对象
public WaitHandle AsyncWaitHandle
{
get { throw new NotImplementedException(); }
}
public bool CompletedSynchronously
{
get { return false; }
}
public bool IsCompleted
{
get;
private set;
}
}
}
在这里，我们实现了一个简单的AsyncResult，由于ASP.NET通过回调方法获取异步完成，不会等待异步，所以不需要WaitHandle。在开始请求时，建立一个AsyncResult后直接返回，当异步完成时，调用AsyncResult的SetComplete方法，调用回调方法，再由ASP.NET调用异步结束。此时整个请求即完成。
当我们访问这个地址，可以得到类似于下面的结果：
App:11240144 Begin:37:24,2676 ThreadId:6 End:37:29,2619 ThreadId:6
可以看到开始和结束在同一个线程中运行。
当有多个并发请求时，线程池将忙碌起来，开始与结束处理也奖有机会运行于不同的线程上。50个请求并发时的处理数据：
App:52307948 Begin:39:47,8128 ThreadId:6 End:39:52,8231 ThreadId:5 App:58766839 Begin:39:47,8358 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:23825510 Begin:39:47,8348 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:30480920 Begin:39:47,8348 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:62301924 Begin:39:47,8348 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:28062782 Begin:39:47,8338 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:41488021 Begin:39:47,8338 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:15315213 Begin:39:47,8338 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:17228638 Begin:39:47,8328 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:51438283 Begin:39:47,8328 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:32901400 Begin:39:47,8328 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:61925337 Begin:39:47,8358 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:24914721 Begin:39:47,8318 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:26314214 Begin:39:47,8318 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:51004322 Begin:39:47,8358 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:51484875 Begin:39:47,8308 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:19420176 Begin:39:47,8308 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:16868352 Begin:39:47,8298 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:61115195 Begin:39:47,8298 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:63062333 Begin:39:47,8288 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:53447344 Begin:39:47,8298 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:31665793 Begin:39:47,8288 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:2174563 Begin:39:47,8288 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:12053474 Begin:39:47,8318 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:41728762 Begin:39:47,8278 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:6385742 Begin:39:47,8278 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:13009416 Begin:39:47,8268 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:43205102 Begin:39:47,8268 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:14333193 Begin:39:47,8268 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:2808346 Begin:39:47,8258 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:37489757 Begin:39:47,8128 ThreadId:5 End:39:52,8231 ThreadId:6 App:34106743 Begin:39:47,8258 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:30180123 Begin:39:47,8248 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:44313942 Begin:39:47,8248 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:12611187 Begin:39:47,8248 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:7141266 Begin:39:47,8238 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:25425822 Begin:39:47,8278 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:51288387 Begin:39:47,8238 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:66166301 Begin:39:47,8228 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:34678979 Begin:39:47,8228 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:10104599 Begin:39:47,8218 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:47362231 Begin:39:47,8258 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:40535505 Begin:39:47,8218 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:20726372 Begin:39:47,8368 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:5 App:2730334 Begin:39:47,8368 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:59884855 Begin:39:47,8368 ThreadId:5 End:39:52,8321 ThreadId:7 App:39774547 Begin:39:47,8238 ThreadId:6 End:39:52,8321 ThreadId:6 App:12070837 Begin:39:47,8378 ThreadId:6 End:39:52,8491 ThreadId:7 App:64828693 Begin:39:47,8218 ThreadId:5 End:39:52,8331 ThreadId:6 App:14509978 Begin:39:47,9308 ThreadId:6 End:39:52,9281 ThreadId:5
可以看到，从始至终只由3个线程处理所有的请求，总共时间约5.12秒。
为简化分析，我们用下面的图来示意异步处理程序的并发处理过程。
这样，我们就可以通过异步的方式，将WEB线程撤底释放出来。由WEB线程进行请求的接收与结束处理，耗时的操作与等待都进行异步处理。这样少量的WEB线程就可以承受大量的并发请求，WEB线程将不再成为系统的瓶颈。
在大并发的异步模式下，和前面的数据相比较，可以看到HttpApplication的对象数量随并发处理数提高而提高，随之带来的一系列数据结构，如HttpHandler缓存，是需要考虑的内存开销。同时，在异步模式下，请求的完成需要编程的方式来控制，在触发完成前，客户端连接、HttpContext对象都保持活动状态，客户端也一直保持等待，直到超时。因此，异步模式下需要更细致的资源操作。
我们来看ASP.NET异步 的典型应用场景。
场景一：处理过程中有需要等待的任务，并且可以使用异步完成的。
//同步方法 public void ProcessRequest(HttpContext context) { FileStream fs = new FileStream("", FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.ReadWrite, 4096, FileOptions.Asynchronous); fs.CopyTo(context.Response.OutputStream); } //异步方法开始 public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback cb, object extraData) { FileStream fs = new FileStream("D:\\a.txt", FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.ReadWrite, 4096, FileOptions.Asynchronous); var task = fs.CopyToAsync(context.Response.OutputStream); task.GetAwaiter().OnCompleted(() => cb(task)); return task; } //异步方法结束 public void EndProcessRequest(IAsyncResult result) { }
这个处理程序读取服务器的文件并输出到客户端。
//同步方法 public void ProcessRequest(HttpContext context) { var url = context.Request.QueryString["url"]; var request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url); var response = request.GetResponse(); var stream = response.GetResponseStream(); stream.CopyTo(context.Response.OutputStream); } //异步方法开始 public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback cb, object extraData) { //构建异步结果并返回 var result = new WebAsyncResult(cb, context); var url = context.Request.QueryString["url"]; var request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url); var responseTask = request.GetResponseAsync(); responseTask.GetAwaiter().OnCompleted(() => { var stream = responseTask.Result.GetResponseStream(); stream.CopyToAsync(context.Response.OutputStream).GetAwaiter().OnCompleted(() => { result.SetComplete(); }); }); return result; } //异步方法结束 public void EndProcessRequest(IAsyncResult result) { }
这是一个简单的代理，服务器获取WEB资源后写回。
在这类程序中，我们提供的异步处理程序调用了IOCP异步方法，使得大量节省了WEB线程的占用，相比同步处理程序来说，并发量会得到相当大的提升。
【注意】前面提到，由于WEB线程属于线程池线程，因此，如果在线程池中加入任务，将同样会影响并发处理数。而在异步处理程序中，由线程池来完成异步将得不到任何本质上的提升，因此在异步处理程序中禁止操作线程池（ThreadPool.QueueUserWorkItem、delegate.BeginInvoke，Task.Run等）。如果确定需要使用多线程来处理大量的计算，需要自己开启线程或实现自己的线程池。
public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback cb, object extraData) { return new Action(() => { Thread.Sleep(1000); context.Response.Write("OK"); }).BeginInvoke(cb, extraData); }
上面的代码将无法达到异步的效果。
虽然等待工作交由另一线程去操作，但是该线程与WEB线程性质相同，同样会导致其他请求阻塞。
【思考】如果我们的程序中的确需要有大量的计算，那么可以考虑将这些计算提取到独立的应用服务器中，然后通过网络IOCP异步调用，达到WEB服务器的高吞吐量与系统的平行扩展性。
典型应用场景二：长连接消息推送。
一般来说，在WEB中获取服务器消息，采用轮询的方式，这种方式不可避免会有延时，当我们需要即时消息的推送时（如WEBIM），需要用到长连接。
长连接方式，由客户端发起请求，服务器端接收后暂停处理并保持连接，当需要发送消息给客户端时，输出内容并结束处理，客户端得到消息或者超时后，再次发起连接。如此达到在HTTP协议上服务器消息即时推送到客户端的目的。
在这种情况下，我们希望服务器尽可能长时间保持连接，如果采用同步处理程序，则连接数受到服务器线程数的限制，而异步处理程序则可以很好的解决这个问题。异步处理程序开始时，收集相关信息，并放入集合后返回异步结果。当需要向这个客户端发送消息时，从客户端集合中找到需要发送的目标，发送完成即可。
首先，我们需要对客户端进行标识，这个标识往往采用sessionid来做，本例中简单起见，通过客户端传递参数获取。
public class WebAsyncResult : IAsyncResult { private AsyncCallback _callback; public WebAsyncResult(AsyncCallback cb, HttpContext context, string clientID) { Context = context; ClientID = clientID; _callback = cb; } //当异步完成时调用该方法 public void SetComplete() { IsCompleted = true; if (_callback != null) { _callback(this); } }
//存储客户端标识
public string ClientID
{
get;
private set;
}
public HttpContext Context
{
get;
private set;
}
public object AsyncState
{
get { return null; }
}
//由于ASP.NET不会等待WEB异步方法，所以不使用此对象
public WaitHandle AsyncWaitHandle
{
get { throw new NotImplementedException(); }
}
public bool CompletedSynchronously
{
get { return false; }
}
public bool IsCompleted
{
get;
private set;
}
}
我们需要一个集合来保存连接中的客户端，提供一个向这些客户端发送消息的方法。
public class WebAsyncResultCollection : List, ICollection { private static WebAsyncResultCollection _instance = new WebAsyncResultCollection(); public static WebAsyncResultCollection Instance { get { return WebAsyncResultCollection._instance; } } public bool SendMessage(string clientID, string message) { var result = this.FirstOrDefault(r => r.ClientID == clientID); if (result != null) { Remove(result); bool sendsuccess = false; if (result.Context.Response.IsClientConnected) { sendsuccess = true; result.Context.Response.Write(message); } result.SetComplete(); return sendsuccess; } return false; } }
对于异步处理程序的开始方法，我们收集信息并放入集合。
public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback cb, object extraData) { var clientID = context.Request.QueryString["id"]; WebAsyncResultCollection.Instance.SendMessage(clientID, "ClearClientID"); WebAsyncResult result = new WebAsyncResult(cb, context, clientID); WebAsyncResultCollection.Instance.Add(result); return result; }
【不完善】由于客户端收到一次消息后结束请求，由客户端再次发起请求，中间会有部分时间间隙，在这间隙中向该客户端发送的消息将丢失，解决方案是维护另一个用户是否在线的表，如果用户不在线，则处理离线消息，如果在线，并且正在连接中，则按上述处理，如果不在连接中，则缓存在服务器，当客户端再次连接时，首先检查缓存的消息，如果有未接消息，则获取消息并立即返回。
发送消息的处理程序。
public class SendMessage : IHttpHandler { public void ProcessRequest(HttpContext context) { var clientID = context.Request.QueryString["clientID"]; var message = context.Request.QueryString["message"]; WebAsyncResultCollection.Instance.SendMessage(clientID, message); } public bool IsReusable { get { return true; } } }
可以在任何需要的位置向客户端发送消息。
【不完善】我们需要定时刷新客户端集合，对于长时间未处理的客户端进行超时结束处理。
通过异步处理程序构建的长连接消息推送机制，单台服务器可以轻松支持上万个并发连接。
异步Action
在ASP.NET MVC 4中，添加了对异步Action的支持。
在ASP.NET MVC4中，整个处理过程都是异步的。
在图中可以看到，最右边的ActionDescriptor将决定如何调用我们的Action方法，而如何调用是由具体的Action方法形式决定，ASP.NET MVC会根据不同的方法形式创建不同的ActionDescriptor实例，从而调用不同的处理过程。对于传统的方法，则使用ReflectedActionDescriptor，他实现Execute方法，调用我们的Action，并在AsyncControllerActionInvoker包装成同步调用。而异步调用在ASP.NET MVC 4 中有两种模式。
异步Action模式一：AsyncController/XXXAsync/XXXCompleted
我们可以使一个Controller继承自AsyncController，按照约定同时提供两个方法，分别命名为XXXAsync/XXXCompleted，ASP.NET MVC则会将他们包装成ReflectedAsyncActionDescriptor。
public class DefaultController : AsyncController { public void DoAsync() { //注册一次异步 AsyncManager.OutstandingOperations.Increment(); Timer timer = null; timer = new Timer(o => { //一次异步完成 AsyncManager.OutstandingOperations.Decrement(); timer.Dispose(); },null, 5000, 5000); } public ActionResult DoCompleted() { return Content("OK"); } }
由于没有IAsyncResult，我们需要通过AsyncManager来告诉ASP.NET MVC何时完成异步，我们可以在方法内部在启用异步时调用AsyncManager.OutstandingOperations.Increment()告诉ASP.NET MVC开始了一次异步，完成异步时调用AsyncManager.OutstandingOperations.Decrement()告诉ASP.NET MVC完成了一次异步，当所有异步完成，AsyncManager会自动触发异步完成事件，调用回调方法，最终调用我们的XXXComplete方法。我们也可以用AsyncManager.Finish()也触发所有异步完成。当不使用任何AsyncManager时，则不启用异步。
可以看到整个异步过程由ASP.NET完成，在适当的时候会调用我们的方法。异步的开始、结束动作与及如何触发完成都在我们的代码中体现。
异步Action模式二：Task Action
对于Action，如果返回的类型是 Task，ASP.NET MVC则会将他们包装成TaskAsyncActionDescriptor。
public class DefaultController : Controller { public async TaskDownload() { using (FileStream fs = new FileStream("D:\\a.txt", FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.ReadWrite, 4096, FileOptions.Asynchronous)) { byte[] data = new byte[fs.Length]; await fs.ReadAsync(data, 0, data.Length); return new FileContentResult(data, "application/octet-stream"); } } }
我只需要需提供一个返回类型为Task的方法即可，我里我们采用async/await语法构建一个异步方法，在方法内部调用其他的异步方法。
相比之前的模式，简单了一些，特别是我们的Controller中，只有一个方法，异步的操作都交由Task完成。对于可以返回Task的方法来说（如通过async/await包装多个异步方法），就显得十分方便。