我所知道的.NET异步

呈步 · 2025-5-29 16:07:50

对于异步，相信大家都不十分陌生。准确点来说就是方法执行后立即返回，待到执行完毕会进行通知。就是当一个任务在执行的时候，尤其是需要耗费很长的时间进行处理的任务，如果利用单线程进行操作的话，势必造成界面的阻塞；而利用异步方式，则不会出现这种情况。区别于同步处理，可以说阻塞的异步其实就相当于同步。
同步方式的实现
先来看一个同步的例子：
假设现在我们需要导入文本文件的内容，然后对文件内容做处理。那么这就需要分为两步来进行，第一步是导入文本内容，我们利用函数A表示；第二部就是处理文本，我们利用函数B来表示。假设现在A不执行完，B不能进行。而且由于文本内容非常大，导入需要十几到几十分钟不等，那么我们得提示用户导入进度，这里就涉及到了界面交互问题。利用同步方式来做，效果如何呢？首先请看运行效果：

其实上面的图片是我运行了一段时间的程序的截图，但是由于作用在了同步模式下，导致界面阻塞，从而产生极差的用户体验。
代码如下：

View Code

#region 第一步：加载进入内存 private void ReadIntoMemory() { if (String.IsNullOrEmpty(fileName)) { MessageBox.Show("文件名不能为空！"); return; } string result; long mainCount = 0; using (StreamReader sr = new StreamReader(fileName, Encoding.Default)) { while ((result = sr.ReadLine()) != null) { mainCount++; recordList.Add(result); //添加记录到List中存储，以便在下一步进行处理。 double statusResult = (double)mainCount / (double)totalCount; lblCurrentRecords.Text = mainCount.ToString(); lblStatus.Text = statusResult.ToString("p"); pbMain.Value = Int32.Parse((Math.Floor(statusResult)*100).ToString()); } } } #endregion #region 第二步：处理数据 private void ProcessRecords() { if (recordList ==null) { throw new Exception("数据不存在！"); } if (recordList.Count==0) { return; } int childCount = 0; int recordCount = recordList.Count; for (int i = 0; i < recordCount; i++) { string thisRecord=recordList[i]; if (String.IsNullOrEmpty(thisRecord) || !thisRecord.Contains(",")) { return; } string[] result = thisRecord.Split(','); ListViewItem lvi = new ListViewItem(result[0]); for (int j = 1; j < result.Length; j++) { lvi.SubItems.Add(result[j]); } listItem.Add(lvi); childCount++; double percentage = (double)childCount / (double)recordCount; pbChild.Value = Int32.Parse((Math.Floor(percentage) * 100).ToString()); } } #endregion

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那么我们是如何运行的呢：

#region 开始进行处理 private void btnLoad_Click(object sender, EventArgs e) { GetTotalRecordNum(); //得到总条数 ReadIntoMemory(); ProcessRecords(); } #endregion

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看到了没，我们是直接顺序运行的。之所以出现上面的情况，最主要就是界面处理和后台处理均糅合在了同一个线程之中，这样当后台进行数据处理的时候，会造成前台UI线程无法更新UI。要解决这种情况，当然是使用异步方式类处理。
那么在.net编程中，有哪几种模式可以实现异步呢？
4种异步方式

ThreadPool.QueueUserworkItem实现
APM模式(就是BeginXXX和EndXXX成对出现。)
EAP模式(就是Event based, 准确说来就是任务在处理中或者处理完成，会抛出事件)
Task

上面总共4种方式中，其中在.net 2.0中常用的是(1),(2),(3)，而在.net 4.0中支持的是(4)，注意(4)在.net 2.0中是不能使用的，因为不存在。
首先来说说ThreadPool.QueueUserWorkItem方式，也是最简单的一种方式。
系统将需要运行的任务放到线程池中，那么线程池中的任务就有机会通过并行的方式进行运行。
其次来说说APM模式
这种模式非常常见，当然也是Jeff Richter极力推荐的一种方式。同时我也是这种模式的粉丝。这种模式的使用非常简单，就是利用Begin***的方式将需要进行异步处理的任务放入，然后通过End***的方式来接受方法的返回值。同时在Begin***和End***任务进行的过程中，如果涉及到界面UI的更新的时候，我们完全可以加入通知的功能。
在Begin***和End***进行处理的时候，传递的是IAsyncResult对象，这种对象在Begin***中会承载一个委托对象，然后在End***中进行还原并得到返回值。
如果你在设计的时候，需要有多个方法用到异步，并且想控制他们的运行顺序，请参考ManualResetEvent 和 AutoResetEvent方法，他们均是通过设置信号量来进行同步的。
下面来看一个例子：
假设现在我们需要导入文本文件的内容，然后对文件内容做处理。那么这就需要分为两步来进行，第一步是导入文本内容，我们利用函数A表示；第二部就是处理文本，我们利用函数B来表示。假设现在A不执行完，B不能进行。而且由于文本内容非常大，导入需要十几到几十分钟不等，那么我们得提示用户导入进度，这里就涉及到了界面交互问题。利用APM模式如何来做呢？首先请看运行效果：

代码如下：

#region 典型的APM处理方式，利用Action作为无参无返回值的委托 private void BeginReadIntoMemory() { Action action = new Action(ReadIntoMemory); action.BeginInvoke(new AsyncCallback(EndReadIntoMemory), action); } private void EndReadIntoMemory(IAsyncResult iar) { Action action = (Action)iar.AsyncState; action.EndInvoke(iar); } private void BeginProcessRecords() { Action action = new Action(ProcessRecords); action.BeginInvoke(new AsyncCallback(EndProcessRecords), action); } private void EndProcessRecords(IAsyncResult iar) { Action action = (Action)iar.AsyncState; action.EndInvoke(iar); } #endregion

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我们是如何调用的呢：

#region 开始进行处理,需要通过ManualResetEvent设置xinhaoilang的方式进行同步 private void btnLoad_Click(object sender, EventArgs e) { GetTotalRecordNum(); //得到总条数 BeginReadIntoMemory(); //读取数据到内存 BeginProcessRecords(); //处理数据内容 } #endregion

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在上面的代码段中，APM模式的处理方式很明显，Begin×××和End×××成对出现，这种方式使用简便，所以很推荐。并且如果涉及到顺序执行的情况，请参加我的前一篇文章：浅谈C#中常见的委托
然后来说说EAP模式
这种模式也很常见，准确来说就是在系统中通过申明委托事件，然后在执行过程中或者执行完毕后抛出事件。最常见的莫过于WebClient类的DownloadStringCompleted事件，这里我们将使用BackgroundWorker来进行讲解，虽然它本身就能够实现异步操作。在这里，我们只是用到了一个从文本中读取大数据量到内存的操作。图示如下：
这里是进行中的操作：

这里是撤销后的操作：

那么是如何实现的呢？我们先从BackgroundWorker注册的几个事件说起：
首先是DoWork事件，他的注册方式如下：

bgWorker.DoWork += new DoWorkEventHandler(worker_DoWork);

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这个主要是用来开启任务的：

private void worker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e) { BackgroundWorker worker = sender as BackgroundWorker; ReadIntoMemory(worker, e); //开始工作 }

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然后就是ProgressChanged事件，注册方式如下：

bgWorker.ProgressChanged += new ProgressChangedEventHandler(worker_ProgressChanged);

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从字面上就知道是进行进度报告：

private void worker_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e) { pbMain.Value = e.ProgressPercentage; //利用PrograssBar报告导入进度 }

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最后就是任务完成报告，注册方式为：

bgWorker.RunWorkerCompleted += new RunWorkerCompletedEventHandler(worker_RunWorkerCompleted);

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这里可以进行错误捕获以及任务取消方面的处理：

private void worker_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e) { if (e.Error != null) { MessageBox.Show(e.Error.Message); } else if (e.Cancelled) { tsInfo.Text = "Data Loading Canceled..."; } else { tsInfo.Text = "Data Loading Completed..."; } }

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当然，这个组件在函数运行的过程中，需要向组件传送当前进度的信息，并且在运行过程中，需要检测任务有没有被取消，以达到自动取消任务的功能：

View Code

#region 第一步：加载数据到内存 private void ReadIntoMemory(BackgroundWorker worker, DoWorkEventArgs e) { if (String.IsNullOrEmpty(fileName)) { MessageBox.Show("文件名不能为空！"); return; } string result; long mainCount = 0; using (StreamReader sr = new StreamReader(fileName, Encoding.Default)) { while ((result = sr.ReadLine()) != null) { mainCount++; recordList.Add(result); //添加记录到List中存储，以便在下一步进行处理。 double statusResult = (double)mainCount / (double)totalCount; syncContext.Send(new SendOrPostCallback((s) => { if (worker.CancellationPending) //检测到用户取消任务 { e.Cancel = true; //任务取消 } else { lblCurrentRecords.Text = mainCount.ToString(); lblStatus.Text = statusResult.ToString("p"); int thisPercentange = Int32.Parse((Math.Floor(statusResult * 100)).ToString()); //pbMain.Value = thisPercentange; worker.ReportProgress(thisPercentange); //报告当前的进度 tsNotify.Text = "| 当前导入"; } }), null); } } } #endregion

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再说说利用task的实现的方式
关于Task类，可以说在4.0之前从来没有见过，使用起来非常的简单，也很方便。其实，对于Task类，我也是参考了诸多文章，下面的这句话，引用自另外一篇文章：
Task在并行计算中的作用很凸显，首次构造一个Task对象时，他的状态是Created。以后，当任务启动时，他的状态变成WaitingToRun。Task在一个线程上运行时，他的状态变成Running。任务停止运行，并等待他的任何子任务时，状态变成WaitingForChildrenToComplete。任务完全结束时，它进入以下三个状态之一：RanToCompletion，Canceled或者Faulted。一个Task运行完成时，可通过Task的Result属性来查询任务的结果，一个Task或者Task出错时，可以查询Task的Exception属性来获得任务抛出的未处理的异常，该属性总是返回一个AggregateException对象，他包含所有未处理的异常。
为简化代码，Task提供了几个只读的Boolean属性，IsCanceled，IsFaulted，IsCompleted。注意，当Task处于RanToCompleted，Canceled或者Faulted状态时，IsCompleted返回True。为了判断一个Task是否成功完成，最简单的方法是if(task.Status == TaskStatus.RanToCompletion)。
当然，我们还是以上面的例子来进行编程与讲解。

首先，我们要开启一个Task，那么Task taskOne = new Task(ReadIntoMemory);表示将ReadIntoMemory函数注册成为了任务来运行，然后利用taskOne.Start();来开启任务。那么如何运行第二个任务，并且还要等到第一个运行完成之后呢？这里我们就需要用到其ContinueWith方法：

Task taskTwo = taskOne.ContinueWith(Action => { ProcessRecords(); });

这样，就行了那么当运行的时候，程序的确会按照顺序来启动任务。图示和APM模式中的图片相同，我就不贴了，下面是代码：

Task taskOne = new Task(ReadIntoMemory); taskOne.Start(); Task taskTwo = taskOne.ContinueWith(Action => { ProcessRecords(); });

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Task泛型方法中的TResult为返回值类型，承载的是一个无参，但是有返回值的任务。所以传入的函数要么是有一个参数带返回值的；要么就是无参数带返回值的，要么就是无参数无返回值的。如果是一个参数，有返回值的话，可以利用下面的方式来进行：

Task<int> taskOne = new Task<int>(a=>ReadIntoMemory((int)a),5);

复制代码

参考资料

同时大家也可以参看我在StackOverflow中的提问，以期起到抛砖引玉的作用：

参考博客：http://hi.baidu.com/jackeyrain/blog/item/828ec3f70bfa8635730eec0a.html

代码下载

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