C#非同步之APM模式非同步程式開發的範例分享
- 黄舟原創
- 2018-05-11 11:32:561901瀏覽
C#已有10多年歷史，單從微軟2年一版的更新進度來看活力異常旺盛，C#中的非同步程式設計也經歷了多個版本的演化，從今天起手寫一個系列博文，記錄一下C#中的非同步程式設計的發展歷程。 廣告一下：喜歡我文章的朋友，請點下面的「追蹤我」。謝謝
我是2004年接觸並使用C#的，那時C#版本為1.1，所以我們就從就那個時候談起。那時在大學裡自己看書寫程序，所寫的程序大都是同步程序，最多啟動個線程........其實在C#1.1的時代已有完整的非同步編程解決方案，那就是APM （非同步程式設計模型）。如果還有不了解「同步程式、非同步程式」的請自行百度哦。
APM非同步程式設計模型最具代表性的特點是：一個非同步功能由以Begin開頭、End開頭的兩個方法組成。 Begin開頭的方法表示啟動非同步功能的執行，End開頭的方法表示等待非同步功能執行結束並傳回執行結果。下面是一個模擬的實作方式（後面將寫標準的APM模型非同步實作）：
public class Worker
{
public int A { get; set; }
public int B { get; set; }
private int R { get; set; }
ManualResetEvent et;
public void BeginWork(Action action)
{
et = new ManualResetEvent(false);
new Thread(() =>
{
R = A + B;
Thread.Sleep(1000);
et.Set();
if(null != action)
{
action();
}
}).Start();
} public int EndWork()
{ if(null == et)
{ t
hrow new Exception("调用EndWork前，需要先调用BeginWork");
}
else
{
et.WaitOne();
return R;
}
}
} static void Main(string[] args)
{
Worker w = new Worker();
w.BeginWork(()=> {
Console.WriteLine("Thread Id:{0},Count:{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
w.EndWork());
});
Console.WriteLine("Thread Id:{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
Console.ReadLine();
}在上面的類比APM模型中我們使用了Thread、ManualResetEvent，如果你對多執行緒和ManualResetEvent不熟悉C#中使用非同步程式設計不可避免的會涉及到多執行緒的知識，雖然微軟在Framework中做了很多封裝，但朋友們應該掌握其本質。
上面模擬的APM非同步模型之所以簡單，是因為在C#發展過程中引入了許多優秀的語法規則。上例我們較多的使用了Lambda表達式，如果你不熟悉 匿名委託與lambda表達式可看我之前的Bolg《匿名委託與Lambda表達式》。上面做瞭如此多的廣告，下面我們來看看標準的APM模型如何實現非同步程式設計。
IAsyncResult介面
IAsyncResult介面定義了非同步功能的狀態，此介面具體屬性及意義如下：
// 表示异步操作的状态。
[ComVisible(true)] public interface IAsyncResult
{ //
// 摘要: // 获取一个值，该值指示异步操作是否已完成。 //
// 返回结果: // 如果操作已完成，则为 true；否则为 false。
bool IsCompleted { get; } //
// 摘要: // 获取用于等待异步操作完成的 System.Threading.WaitHandle。 //
// 返回结果: // 用于等待异步操作完成的 System.Threading.WaitHandle。
WaitHandle AsyncWaitHandle { get; } //
// 摘要: // 获取一个用户定义的对象，该对象限定或包含有关异步操作的信息。 //
// 返回结果: // 一个用户定义的对象，限定或包含有关异步操作的信息。
object AsyncState { get; } //
// 摘要: // 获取一个值，该值指示异步操作是否同步完成。 //
// 返回结果: // 如果异步操作同步完成，则为 true；否则为 false。
bool CompletedSynchronously { get; }
}#注意：模型範例1中的ManualResetEvent 繼承自WaitHandle
APM傳說實作方式
在了解了IAsyncResult介面後，我們來透過實作IAsyncResult 介面的方式完成模擬範例的改寫工作，程式碼如下：
public class NewWorker
{ public class WorkerAsyncResult : IAsyncResult
{
AsyncCallback callback;
public WorkerAsyncResult(int a,int b, AsyncCallback callback, object asyncState) {
A = a;
B = b;
state = asyncState;
this.callback = callback;
new Thread(Count).Start(this);
}
public int A { get; set; }
public int B { get; set; }
public int R { get; private set; }
private object state;
public object AsyncState
{
get
{
return state;
}
}
private ManualResetEvent waitHandle;
public WaitHandle AsyncWaitHandle
{
get
{
if (null == waitHandle)
{
waitHandle = new ManualResetEvent(false);
}
return waitHandle;
}
} private bool completedSynchronously;
public bool CompletedSynchronously
{ get
{
return completedSynchronously;
}
}
private bool isCompleted;
public bool IsCompleted
{
get
{
return isCompleted;
}
}
private static void Count(object state)
{
var result = state as WorkerAsyncResult;
result.R = result.A + result.B;
Thread.Sleep(1000);
result.completedSynchronously = false;
result.isCompleted = true;
((ManualResetEvent)result.AsyncWaitHandle).Set();
if (result.callback != null)
{
result.callback(result);
}
}
}
public int Num1 { get; set; }
public int Num2 { get; set; }
public IAsyncResult BeginWork(AsyncCallback userCallback, object asyncState)
{
IAsyncResult result = new WorkerAsyncResult(Num1,Num2,userCallback, asyncState);
return result;
} public int EndWork(IAsyncResult result)
{
WorkerAsyncResult r = result as WorkerAsyncResult;
r.AsyncWaitHandle.WaitOne(); return r.R;
}
}範例程式碼分析：
上面程式碼中NewWorker的內部類別 WorkerAsyncResult 是關鍵點，它實作了IAsyncResult 介面並由它來負責開啟新執行緒完成運算工作。
在WorkerAsyncResult中增加了 A、B兩個私有屬性來儲存用於計算的數值，一個對外可讀不可寫的屬性R，用於儲存WorkerAsyncResult內部運算的結果。 AsyncWaitHandle屬性由 ManualResetEvent 來充當，並在首次訪問時創建ManualResetEvent（但不釋放）。其他介面屬性正常實現，沒有什麼可說。
WorkerAsyncResult 中新增 static Count 方法，參數 state 是呼叫Count方法的目前WorkerAsyncResult物件。 Count 方法在 WorkerAsyncResult 物件的新啟執行緒中運行，因此Thread.Sleep(1000)將阻塞新執行緒1秒中。然後設定目前WorkerAsyncResult物件是否同步完成為false，非同步完成狀態為true，釋放ManualResetEvent通知以便等待執行緒取得通知進入執行狀態，判斷是否有非同步執行結束回呼委託，存在則回調之。
NewWorker 非常簡單，Num1、Num2兩個屬性為要計算的數值。 BeginWork 建立WorkerAsyncResult物件、並將要計算的兩個數值Num1、Num2、userCallback回呼委託、object 類型的 asyncState 傳入要建立的WorkerAsyncResult物件。經過此步驟操作，WorkerAsyncResult物件取得了運算所需的所有資料、運算完成後的回呼，並馬上啟動新執行緒進行運算（執行WorkerAsyncResult.Count方法）。
因為WorkerAsyncResult.Count執行在新執行緒中，在該執行緒外部無法準確獲知新執行緒的狀態。為了滿足外部執行緒與新執行緒同步的需求，在NewWorker中增加EndWork方法，參數類型為IAsyncResult。要呼叫EndWork方法應傳入BeginWork 取得的WorkerAsyncResult對象，EndWork方法應傳入BeginWork 取得的WorkerAsyncResult對象，EndWork方法取得WorkerAsyncResult物件後，呼叫WorkerAsyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne()方法，等待取得ManualResetEvent通知，在取得到結束時運算並已取得執行緒運算），下一步取得運算結果R並返回。
接下來是NewWorker呼叫程序，如下：
static void Main(string[] args)
{
NewWorker w2 = new NewWorker();
w2.Num1 = 10;
w2.Num2 = 12;
IAsyncResult r = null;
r = w2.BeginWork((obj) => {
Console.WriteLine("Thread Id:{0},Count:{1}",Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
w2.EndWork(r));
}, null);
Console.WriteLine("Thread Id:{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
Console.ReadLine();
}
#下圖我簡單畫的程式呼叫過程，有助於各位朋友理解：
標準的APM模型非同步編程，對應開發人員來說過於複雜。因此透過實作 IAsyncResult 介面進行非同步編程，就是傳說中的中看不中用（罪過.....）。
Delegate非同步程式設計（APM 標準實作）
C#中委托天生支持异步调用（APM模型），任何委托对象后"."就会发现BeginInvoke、EndInvoke、Invoke三个方法。BeginInvoke为异步方式调用委托、EndInvoke等待委托的异步调用结束、Invoke同步方式调用委托。因此上面的标准APM实例，可借助 delegate 进行如下简化。
上面NewWorker使用委托方式改写如下：
<br/>
public class NewWorker2
{
Func81e6d16fda30e0e09fc5f6e0e748fe90 action; public NewWorker2()
{
action = new Func81e6d16fda30e0e09fc5f6e0e748fe90(Work);
} public IAsyncResult BeginWork(AsyncCallback callback, object state)
{ dynamic obj = state; return action.BeginInvoke(obj.A, obj.B, callback, this);
} public int EndWork(IAsyncResult asyncResult)
{ try
{ return action.EndInvoke(asyncResult);
} catch (Exception ex)
{ throw ex;
}
} private int Work(int a, int b)
{
Thread.Sleep(1000); return a + b;
}
}
调用程序：
static void Main(string[] args)
{
NewWorker2 w2 = new NewWorker2();
IAsyncResult r = null;
r = w2.BeginWork((obj) =>
{
Console.WriteLine("Thread Id:{0},Count:{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
w2.EndWork(r));
}, new { A = 10, B = 11 });
Console.WriteLine("Thread Id:{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
Console.ReadLine();
}上面的使用委托进行APM异步编程，比实现 IAsyncResult 接口的方式精简太多、更易理解使用。因此这里建议朋友们 delegate 异步调用模型应该掌握起来，而通过实现 IAsyncResult 接口的传说方式看你的喜好吧。
以上是C#非同步之APM模式非同步程式開發的範例分享的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！