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8天玩转并行开发——第六天 异步编程模型

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      在.net里面异步编程模型由来已久,相信大家也知道Begin/End异步模式和事件异步模式,在task出现以后,这些东西都可以被task包装

起来,可能有人会问,这样做有什么好处,下面一一道来。

 

一: Begin/End模式

1: 委托

    在执行委托方法的时候,我们常常会看到一个Invoke,同时也有一对你或许不常使用的BeginInvoke,EndInvoke方法对,当然Invoke方法

是阻塞主线程,而BeginInvoke则是另开一个线程。

复制代码

 1     class Program 2     { 3         static void Main(string[] args) 4         { 5             var func = new Func<string, string>(i => { return i + "i can fly"; }); 6  7             var state = func.BeginInvoke("yes,", Callback, func); 8  9             Console.Read();10         }11 12         static void Callback(IAsyncResult async)13         {14             var result = async.AsyncState as Func<string, string>;15 16             Console.WriteLine(result.EndInvoke(async));17         }18     }

复制代码

 

下面我们用task包装一下

复制代码

 1     class Program 2     { 3         static void Main(string[] args) 4         { 5             var func = new Func<string, string>(i => 6             { 7                 return i + "i can fly"; 8             }); 9 10             Task<string>.Factory.FromAsync(func.BeginInvoke, func.EndInvoke, "yes,", null).ContinueWith11                 (i =>12                 {13                     Console.WriteLine(i.Result);14                 });15 16             Console.Read();17         }18     }

复制代码

 

可以看出,task只要一句就搞定,体现了task的第一个优点:简洁。

 

2:流

    我们发现在Stream抽象类中提供了这样两对BeginRead/EndRead,BeginWrite/EndWrite(异步读写)的方法,这样它的n多继承类都可以

实现异步读写,下面举个继承类FileStream的例子。

复制代码

 1  static void Main(string[] args) 2         { 3             var path = "C://1.txt"; 4  5             FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open); 6  7             FileInfo info = new FileInfo(path); 8  9             byte[] b = new byte[info.Length];10 11             var asycState = fs.BeginRead(b, 0, b.Length, (result) =>12             {13                 var file = result.AsyncState as FileStream;14 15                 Console.WriteLine("文件内容:{0}", Encoding.Default.GetString(b));16 17                 file.Close();18 19             }, fs);20 21             Console.WriteLine("我是主线程,我不会被阻塞!");22 23             Console.Read();24         }

复制代码

 

我们用task包装一下

复制代码

 1    static void Main(string[] args) 2         { 3             var path = "C://1.txt"; 4  5             FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open); 6  7             FileInfo info = new FileInfo(path); 8  9             byte[] b = new byte[info.Length];10 11             Task<int>.Factory.FromAsync(fs.BeginRead, fs.EndRead, b, 0, b.Length, null, TaskCreationOptions.None)12                 .ContinueWith13                 (i =>14                 {15                     Console.WriteLine("文件内容:{0}", Encoding.Default.GetString(b));16                 });17 18             Console.WriteLine("我是主线程,我不会被阻塞!");19 20             Console.Read();21         }

复制代码

 

其实看到这里,我们并没有发现task还有其他的什么优点,但是深入的想一下其实并不是这么回事,task能够游刃于线程并发和同步,而原始的异步

编程要实现线程同步还是比较麻烦的。

 

     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。

复制代码

 1     class Program 2     { 3         static byte[] b; 4  5         static void Main() 6         { 7             string[] array = { "C://1.txt", "C://2.txt", "C://3.txt" }; 8  9             List<Task<string>> taskList = new List<Task<string>>(3);10 11             foreach (var item in array)12             {13                 taskList.Add(ReadAsyc(item));14             }15 16             Task.Factory.ContinueWhenAll(taskList.ToArray(), i =>17             {18                 string result = string.Empty;19 20                 //获取各个task返回的结果21                 foreach (var item in i)22                 {23                     result += item.Result;24                 }25 26                 //倒序27                 String content = new String(result.OrderByDescending(j => j).ToArray());28 29                 Console.WriteLine("倒序结果:"+content);30             });31 32             Console.WriteLine("我是主线程,我不会被阻塞");33 34             Console.ReadKey();35         }36 37         //异步读取38         static Task<string> ReadAsyc(string path)39         {40             FileInfo info = new FileInfo(path);41 42             byte[] b = new byte[info.Length];43 44             FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open);45 46             Task<int> task = Task<int>.Factory.FromAsync(fs.BeginRead, fs.EndRead, b, 0, b.Length, null, TaskCreationOptions.None);47 48             //返回当前task的执行结果49             return task.ContinueWith(i =>50             {51                 return i.Result > 0 ? Encoding.Default.GetString(b) : string.Empty;52             }, TaskContinuationOptions.ExecuteSynchronously);53         }54     }

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可以看出,task的第二个优点就是:灵活性。

 

这里可能就有人要问了,能不能用开多个线程用read以同步的形式读取,变相的实现文件异步读取,或许我们可能常听说程序优化后,最后出现的

瓶颈在IO上面,是的,IO是比较耗费资源的,要命的是如果我们开的是工作线程走IO读取文件,那么该线程就会一直处于等待状态,不会再接收任

何的外来请求,直到线程读取到文件为止,那么我们能不能用更少的线程来应对更多的IO操作呢?答案肯定是可以的,这里就设计到了”异步IO“的

概念,具体内容可以参照百科:http://baike.baidu.com/view/1865389.htm  ,有幸的是beginXXX,endXXX完美的封装了“异步IO”。

 

二:事件模式

   这个模式常以XXXCompleted的形式结尾,我们在文件下载这一块会经常遇到,这里我也举个例子。

复制代码

 1     class Program 2     { 3         static void Main(string[] args) 4         { 5             WebClient client = new WebClient(); 6  7             client.DownloadFileCompleted += new System.ComponentModel.AsyncCompletedEventHandler(client_DownloadFileCompleted); 8  9             client.DownloadFileAsync(new Uri("http://imgsrc.baidu.com/baike/abpic/item/6a600c338744ebf844a0bc74d9f9d72a6159a7ac.jpg"),10                                    "1.jpg", "图片下完了,你懂的!");11 12             Console.WriteLine("我是主线程,我不会被阻塞!");13             Console.Read();14         }15 16         static void client_DownloadFileCompleted(object sender, System.ComponentModel.AsyncCompletedEventArgs e)17         {18             Console.WriteLine("\n" + e.UserState);19         }20     }

复制代码

 

先前也说了,task是非常灵活的,那么针对这种异步模型,我们该如何封装成task来使用,幸好framework中提供了TaskCompletionSource来帮助

我们快速实现。

复制代码

 1 using System; 2 using System.Collections.Generic; 3 using System.Linq; 4 using System.Text; 5 using System.IO; 6 using System.Threading.Tasks; 7 using System.Net; 8 using System.ComponentModel; 9 10 namespace ConsoleApplication411 {12     class Program13     {14         static void Main()15         {16             var downloadTask = DownLoadFileInTask(17                     new Uri(@"http://www.7720mm.cn/uploadfile/2010/1120/20101120073035736.jpg")18                     , "C://1.jpg");19 20             downloadTask.ContinueWith(i =>21             {22                 Console.WriteLine("图片:" + i.Result + "下载完毕!");23             });24 25             Console.WriteLine("我是主线程,我不会被阻塞!");26 27             Console.Read();28         }29 30         static Task<string> DownLoadFileInTask(Uri address, string saveFile)31         {32             var wc = new WebClient();33 34             var tcs = new TaskCompletionSource<string>(address);35 36             //处理异步操作的一个委托37             AsyncCompletedEventHandler handler = null;38 39             handler = (sender, e) =>40             {41                 if (e.Error != null)42                 {43                     tcs.TrySetException(e.Error);44                 }45                 else46                 {47                     if (e.Cancelled)48                     {49                         tcs.TrySetCanceled();50                     }51                     else52                     {53                         tcs.TrySetResult(saveFile);54                     }55                 }56 57                 wc.DownloadFileCompleted -= handler;58             };59 60             //我们将下载事件与我们自定义的handler进行了关联61             wc.DownloadFileCompleted += handler;62 63             try64             {65                 wc.DownloadFileAsync(address, saveFile);66             }67             catch (Exception ex)68             {69                 wc.DownloadFileCompleted -= handler;70 71                 tcs.TrySetException(ex);72             }73 74             return tcs.Task;75         }76     }77 }

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