.NET1.0版本中的异步编程模型(APM)
.NET 1.0提出了APM（Asynchronous Programming Model）即异步编程模式。
.NET的类库有以BeginXXX和EndXXX类似的方法，就是使用异步编程模型。
NET Framework很多类也实现了该模式，同时我们也可以自定义类来实现该模式，即在自定义的类中实现返回类型为IAsyncResult接口的BeginXXX方法和EndXXX方法，另外委托类型也定义了BeginInvoke和EndInvoke方法。
异步编程模型的本质
利用委托和线程池帮助我们实现异步编程模型模式。
该模式利用一个线程池线程去执行一个操作，在FileStream类BeginRead方法中就是执行一个读取文件操作，该线程池线程会立即将控制权返回给调用线程，此时线程池线程在后台进行这个异步操作；
异步操作完成之后，通过回调函数来获取异步操作返回的结果，此时就是利用委托的机制。
1、BeginXxx方法——开始执行异步操作介绍当需要读取文件中的内容时，我们通常会采用FileStream的同步方法Read来读取，该同步方法的定义为：
// 从文件流中读取字节块并将该数据写入给定的字节数组中
public override int Read(byte[] array, int offset, int count )
该同步方法会堵塞执行的线程。
可以通过BeginRead方法来实现异步编程，使读取操作不再堵塞UI线程。BeginRead方法代表异步执行Read操作，并返回实现IAsyncResult接口的对象，该对象存储着异步操作的信息。
// 开始异步读操作
// 前面的3个参数和同步方法代表的意思一样，这里就不说了，可以看到这里多出了2个参数
// userCallback代表当异步IO操作完成时，你希望由一个线程池线程执行的方法,该方法必须匹配AsyncCallback委托
// stateObject代表你希望转发给回调方法的一个对象的引用，在回调方法中，可以查询IAsyncResult接口的AsyncState属性来访问该对象
public override IAsyncResult BeginRead(byte[] array, int offset, int numBytes, AsyncCallback userCallback, Object stateObject)
从上面的代码中可以看出异步方法和同步方法的区别，如果你在使用该异步方法时，不希望异步操作完成后调用任何代码，你可以把userCallback参数设置为null。
2、EndXxx方法——结束异步操作介绍前面介绍完了BeginXxx方法，我们看到所有BeginXxx方法返回的都是实现了IAsyncResult接口的一个对象，并不是对应的同步方法那样直接得到结果。
此时我们需要调用对应的EndXxx方法来结束异步操作，并向该方法传递IAsyncResult对象，EndXxx方法的返回类型就是和同步方法一样的。例如，FileStream的EndRead方法返回一个Int32来代表从文件流中实际读取的字节数。
// 摘要: 等待挂起的异步读取完成。
// asyncResult:对要完成的挂起异步请求的引用。
// 返回结果: 从流中读取的字节数.
public virtual int EndRead(IAsyncResult asyncResult);
对于访问异步操作的结果，APM的首选方式是：
使用 AsyncCallback委托来指定操作完成时要调用的方法，在操作完成后调用的方法中调用EndXxx操作来获得异步操作的结果。
代码：
private static void Main(string[] args)
{
string downUrl = "http://download.microsoft.com/download/5/B/9/5B924336-AA5D-4903-95A0-56C6336E32C9/TAP.docx";
DownLoadFileSync(downUrl); //同步下载文件，在下载操作完成之后我们才可以看到"Start DownLoad File......." 消息显示
DownloadFileAsync(downUrl); //异步下载文件，在下载操作完成之前我们就可以看到"Start DownLoad File......." 消息显示
Console.WriteLine("开始下载文件.........");
Console.ReadLine();
}
//同步下载文件
private static void DownLoadFileSync(string url)
{
RequestState req = new RequestState(); // 创建一个 RequestState 实例
try
{
HttpWebRequest myHttpWebRequest = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url); // 初始化一个 HttpWebRequest 对象
req.request = myHttpWebRequest; // 指派 HttpWebRequest实例到requestState的request字段.
req.response = (HttpWebResponse)myHttpWebRequest.GetResponse();
req.streamResponse = req.response.GetResponseStream();
int readSize = req.streamResponse.Read(req.BufferRead, 0, req.BufferRead.Length);
while (readSize > 0)
{
req.filestream.Write(req.BufferRead, 0, readSize);
readSize = req.streamResponse.Read(req.BufferRead, 0, req.BufferRead.Length);
}
Console.WriteLine("\n此文件的长度是: {0}", req.filestream.Length);
Console.WriteLine("下载完成，下载路径是: {0}", req.savepath);
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine("错误信息:{0}", e.Message);
}
finally
{
req.response.Close();
req.filestream.Close();
}
}
//异步下载文件
private static void DownloadFileAsync(string url)
{
try
{
HttpWebRequest myHttpWebRequest = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url);
RequestState req = new RequestState();
req.request = myHttpWebRequest;
myHttpWebRequest.BeginGetResponse(new AsyncCallback(ResponseCallback), req);
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine("错误信息:{0}", e.Message);
}
}
//每个异步操作完成时，将调用下面的方法
private static void ResponseCallback(IAsyncResult callbackresult)
{
RequestState req = (RequestState)callbackresult.AsyncState; // 获取 RequestState 对象
HttpWebRequest myHttpRequest = req.request;
req.response = (HttpWebResponse)myHttpRequest.EndGetResponse(callbackresult); // 结束一个对英特网资源的的异步请求
Stream responseStream = req.response.GetResponseStream(); //从服务器获取响应流
req.streamResponse = responseStream;
IAsyncResult asynchronousRead = responseStream.BeginRead(req.BufferRead, 0, req.BufferRead.Length, ReadCallBack, req);//异步读取流到字节数组
}
// 写字节数组到 FileStream
private static void ReadCallBack(IAsyncResult asyncResult)
{
try
{
RequestState req = (RequestState)asyncResult.AsyncState; // 获取 RequestState 对象
Stream responserStream = req.streamResponse; //从RequestState对象中获取 Response Stream
int readSize = responserStream.EndRead(asyncResult);
if (readSize > 0)
{
req.filestream.Write(req.BufferRead, 0, readSize);
responserStream.BeginRead(req.BufferRead, 0, req.BufferRead.Length, ReadCallBack, req);//循环调用ReadCallBack方法。
}
else
{
Console.WriteLine("\n此文件的长度是: {0}", req.filestream.Length);
Console.WriteLine("下载完成，下载路径是: {0}", req.savepath);
req.response.Close();
req.filestream.Close();
}
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine("错误信息:{0}", e.Message);
}
}
//存储请求的状态类
public class RequestState
{
public int BufferSize = 1024;
public string savepath = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop) + "\\TAP.docx";
public byte[] BufferRead;
public HttpWebRequest request;
public HttpWebResponse response;
public Stream streamResponse;
public FileStream filestream;
public RequestState()
{
BufferRead = new byte[BufferSize];
request = null;
streamResponse = null;
if (File.Exists(savepath))
{
File.Delete(savepath);
}
filestream = new FileStream(savepath, FileMode.OpenOrCreate);
}
}
运行结果：
使用同步方法下载文件的运行结果为：（从运行结果也可以看出，调用的是同步方法时，此时会堵塞主线程，直到文件的下载操作被完成之后主线程才继续执行后面的代码)
使用APM异步编程：运行结果为（从运行结果也可以看出，在主线程中调用 DownloadFileAsync(downUrl)方法时，DownloadFileAsync(downUrl)方法中的req.BeginGetResponse调用被没有阻塞调用线程(即主线程)，而是立即返回到主线程，是主线程后面的代码可以立即执行）
在前面的介绍中已经提到委托类型也会定义了BeginInvoke方法和EndInvoke方法，所以委托类型也实现了异步编程模型，所以可以使用委托的BeginInvoke和EndInvoke方法来回调同步方法从而实现异步编程。
因为调用委托的BeginInvoke方法来执行一个同步方法时，此时会使用线程池线程回调这个同步方法并立即返回到调用线程中，由于耗时操作在另外一个线程上运行，所以执行BeginInvoke方法的主线程就不会被堵塞。
下面实现在线程池线程中如何更新GUI线程中窗体。
// 定义用来实现异步编程的委托
private delegate string AsyncMethodCaller(string fileurl);
private void btnDownLoad_Click(object sender, EventArgs e)
{
AsyncMethodCaller methodCaller = new AsyncMethodCaller(DownLoadFileSync);//DownLoadFileSync为同步下载文件的方法
methodCaller.BeginInvoke(this.txbUrl.Text.Trim(), GetResult, null);
}
// 异步操作完成时执行的方法
private void GetResult(IAsyncResult result)
{
AsyncMethodCaller caller = (AsyncMethodCaller)((AsyncResult)result).AsyncDelegate;// 或者(AsyncMethodCaller)result.AsyncState;
string returnstring = caller.EndInvoke(result); // 调用EndInvoke去等待异步调用完成并且获得返回值,如果异步调用尚未完成，则 EndInvoke 会一直阻止调用线程，直到异步调用完成
// 然后Invoke方法来使更新GUI操作方法由GUI 线程去执行
this.Invoke(new MethodInvoker(() =>
{
rtbState.Text = returnstring;
btnDownLoad.Enabled = true;
}));
}
运行的结果为：
上例子中使用了控件的Invoke方式进行异步回调访问控件的方法，其背后是通过获得GUI线程的同步上文对象SynchronizationContext，然后同步调用同步上下文对象的post方法把要调用的方法交给GUI线程去处理。
四、task实例假如现在有这样的一个需求，我们需要从3个txt文件中读取字符，然后进行倒序，前提是不能阻塞主线程。
如果不用task的话我可能会用工作线程去监视一个bool变量来判断文件是否全部读取完毕，然后再进行倒序，我也说了，相对task来说还是比较麻烦的，这里我就用task来实现。
private static void Main()
{
string[] array = { "C://1.txt", "C://2.txt", "C://3.txt" };
List<Task<string>> taskList = new List<Task<string>>(3);
foreach (var item in array)
{
taskList.Add(ReadAsyc(item));
}
Task.Factory.ContinueWhenAll(taskList.ToArray(), i =>
{
string result = string.Empty;
//获取各个task返回的结果
foreach (var item in i)
{
result += item.Result;
}
//倒序
String content = new String(result.OrderByDescending(j => j).ToArray());
Console.WriteLine("倒序结果：" + content);
});
Console.WriteLine("我是主线程，我不会被阻塞");
Console.ReadKey();
}
//异步读取
private static Task<string> ReadAsyc(string path)
{
FileInfo info = new FileInfo(path);
byte[] b = new byte[info.Length];
FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open);
Task<int> task = Task<int>.Factory.FromAsync(fs.BeginRead, fs.EndRead, b, 0, b.Length, null, TaskCreationOptions.None);
//返回当前task的执行结果
return task.ContinueWith(i =>
{
return i.Result > 0 ? Encoding.Default.GetString(b) : string.Empty;
}, TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously);
}
到此这篇关于.NET1.0异步编程模型(APM)的文章就介绍到这了。希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持软件开发网。