C#异步模式

.net中提供了执行异步操作的三种模式

异步模式

异步编程模型 (APM) 模式（也称为 IAsyncResult 模式），这是使用 IAsyncResult 接口提供异步行为的旧模型。 在这种模式下，同步操作需要 Begin 和 End 方法（例如，BeginWrite 和 EndWrite以实现异步写入操作）。 现在微软不建议新的开发使用此模式。

基于事件的异步模式（EAP）

基于事件的异步模式 (EAP)，是提供异步行为的基于事件的旧模型。 这种模式需要后缀为 Async 的方法，以及一个或多个事件、事件处理程序委托类型和 EventArg 派生类型。 EAP 是在 .NET Framework 2.0 中引入的。 现在微软不建议新开发中使用这种模式。

基于任务的异步模式（TAP）

基于任务的异步模式 (TAP)，该模式使用单一方法表示异步操作的开始和完成。 TAP 是在 .NET Framework 4 中引入的。 这是在 .NET 中进行异步编程的推荐方法。

从.NET Framework1.0开始，.net中提供了异步属性，而且内置类当中许多类实现了一种或多种异步模式，例如发出HTTP请求并获取返回结果的同步和异步API则是一个例子。

同步调用

下面这个类为WebClient的同步版本。下面的代码片段中，DownloadString发出一个Http请求并将将响应内容赋值给了一个字符串，将该字符串写在控制台上，该代码在执行过程中会等待DownloadString方法执行完之后再执行下面的代码

private const string url = "http://www.cninnovation.com";
private static void SynchronizedAPI()
        {
            Console.WriteLine(nameof(SynchronizedAPI));
            using (var client = new WebClient())
            {
                string content = client.DownloadString(url);
                Console.WriteLine(content.Substring(0, 100));
            }
            Console.WriteLine();
        }

执行结果如下

方法DownloadString会阻塞调用进程，调用的应用程序会无响应直到返回想对应的结果。

异步模式

一般情况下，在.NET中异步模式定义了BeginXXX和EndXXX方法。BeginXXX方法接受其同步方法的所有输入参数，EndXXX方法使用了同步方法的所有输出参数，并按照同步方法的返回类型来返回结果。BeginXXX方法定义了一个AsyncCallback参数

用于接受异步方法执行完成后调用的委托，BeginXXX方法返回IAsyncResult，用于验证调用是否完成，并且一直等到方法的执行结束。

 对于WebClient类并没有对应的异步模式的实现，此处示例使用的是WebRequest类来代替，该类通过BeginGetRespond和EndGetRespond方法提供异步模式。在下面的代码片段中BeginGetResponse将异步HTTP GET请求发到服务器上，一旦网络请求完成则调用本地ReadResponse方法。

private static void AsynchronousPattern()
        {
            Console.WriteLine(nameof(AsynchronousPattern));
            WebRequest request = WebRequest.Create(url);
            IAsyncResult result = request.BeginGetResponse(ReadResponse, null);

            void ReadResponse(IAsyncResult ar)
            {
                using (WebResponse response = request.EndGetResponse(ar))
                {
                    Stream stream = response.GetResponseStream();
                    var reader = new StreamReader(stream);
                    string content = reader.ReadToEnd();
                    Console.WriteLine(content.Substring(0, 100));
                    Console.WriteLine();
                }
            }
        }

 基于事件的异步模式

对于同步方法DownloadString，WebClient类提供了一个异步变体方法DownloadStringAsync。以下代码演示基于事件的异步模式，当请求完成时会触发DownloadStringCompleted事件，该事件的第二个参数是DownloadStringCompleteEventArgs类型，这个类型通过Result

属性返回结果字符串。使用DownloadStringCompleted事件，事件处理程序将通过保存同步上下文的线程来调用，在windform等程序中这就是UI线程。

private static void EventBasedAsyncPattern()
        {
            Console.WriteLine(nameof(EventBasedAsyncPattern));
            using (var client = new WebClient())
            {
                client.DownloadStringCompleted += (sender, e) =>
                {
                    Console.WriteLine(e.Result.Substring(0, 100));
                };
                client.DownloadStringAsync(new Uri(url));
                Console.WriteLine();
            }
        }

基于事件的异步模式和同步编程之间的区别在于方法的调用的顺序，与同步方法的调用相比，顺序被颠倒了，调用异步方法之前需要定义这个方法完成时会发生什么。

基于任务的异步模式

在.NET Framework4.5及以后，对于同步方法DownloadString，Webclient类提供了一个异步变体方法DownloadStringTaskAsync，该方法声明为返回Task<string>，但是不需要声明Task<string>变量，只要声明string类型变量并使用await关键字。

await关键字会解除线程(这里是UI线程)的阻塞，完成其他任务，当DownloadStringTaskAsync方法完成后其后台处理后，UI线程则可以继续，从任务中获得结果，然后执行await关键字之后的代码。

private static async Task Main()
        {
            Console.WriteLine("任务开始");
            TaskBasedAsyncPatternAsync();   //编译器会弹出建议”由于此调用不会等待，因此此调用完成之前将会继续执行当前。请考虑将await运算符用于调用结果“
            Console.WriteLine("任务结束");
            Console.ReadLine();
        }
 
        private static async Task TaskBasedAsyncPatternAsync()
        {
            Console.WriteLine(nameof(TaskBasedAsyncPatternAsync));
            using (var client = new WebClient())
            {
                string content = await client.DownloadStringTaskAsync(url);
                await Task.Delay(3000);
                Console.WriteLine(content.Substring(0, 100));
                Console.WriteLine("这是基于任务的异步编程");
            }
        }

执行结果如下

基于任务的异步模式，编译器上会通过Task任务的形式去实现异步模式，await和async关键字是编译器功能，编译器内部仍然通过Task来实现对应的功能。从以上的执行结果我们可以看到

1.在async方法中遇到await关键字后，当前线程立即返回(到调用方)，继续之前的处理逻辑；await关键字之后的代码逻辑，将交由新的线程处理；当新的线程处理完成后，可以从新的线程返回处理结果到调用(处)线程当中，结束等待。

2.在一个async方法中，会根据await关键字进行分割，拆分到不同的线程处理同一个方法的不同部分！

3.把一个方法代码的不同部分拆分到多个线程处理，这是异步方法和同步方法的最大不同！