C#基础学习 —— 异步编程篇 1

      .NET Framework 为异步操作提供了两种设计模式：使用 IAsyncResult 对象的异步操作与使用事件的异步操作。先来学习前者

      概述

      IAsyncResult 异步设计模式通过名为 BeginOperationName 和 EndOperationName 的两个方法来实现原同步方法的异步调用，如 FileStream 类提供了 BeginRead 和 EndRead 方法来从文件异步读取字节，它们是 Read 方法的异步版本

      Begin 方法包含同步方法签名中的任何参数，此外还包含另外两个参数：一个AsyncCallback 委托和一个用户定义的状态对象。委托用来调用回调方法，状态对象是用来向回调方法传递状态信息。该方法返回一个实现 IAsyncResult 接口的对象

      End 方法用于结束异步操作并返回结果，因此包含同步方法签名中的 ref 和 out 参数，返回值类型也与同步方法相同。该方法还包括一个 IAsyncResult 参数，用于获取异步操作是否完成的信息，当然在使用时就必须传入对应的 Begin 方法返回的对象实例

      开始异步操作后如果要阻止应用程序，可以直接调用 End 方法，这会阻止应用程序直到异步操作完成后再继续执行。也可以使用 IAsyncResult 的 AsyncWaitHandle 属性，调用其中的WaitOne等方法来阻塞线程。这两种方法的区别不大，只是前者必须一直等待而后者可以设置等待超时

      如果不阻止应用程序，则可以通过轮循 IAsyncResult 的 IsCompleted 状态来判断操作是否完成，或使用 AsyncCallback 委托来结束异步操作。AsyncCallback 委托包含一个 IAsyncResult 的签名，回调方法内部再调用 End 方法来获取操作执行结果

      尝试

      先来熟悉一下今天的主角，IAsyncResult 接口

    public interface IAsyncResult
    {
        object AsyncState { get; }
        WaitHandle AsyncWaitHandle { get; }
        bool CompletedSynchronously { get; }
        bool IsCompleted { get; }
    }

      我用一个 AsyncDemo 类作为异步方法的提供者，后面的程序都会调用它。内部很简单，构造函数接收一个字符串作为 name ，Run 方法输出 "My name is " + name ，而异步方法直接用委托的 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法实现

    public class AsyncDemo
    {
        // Use in asynchronous methods
        private delegate string runDelegate();

        private string m_Name;
        private runDelegate m_Delegate;

        public AsyncDemo(string name)
        {
            m_Name = name;
            m_Delegate = new runDelegate(Run);
        }

        /**//// <summary>
        /// Synchronous method
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public string Run()
        {
            return "My name is " + m_Name;
        }

        /**//// <summary>
        /// Asynchronous begin method
        /// </summary>
        /// <param name="callBack"></param>
        /// <param name="stateObject"></param>
        /// <returns></returns>
        public IAsyncResult BeginRun(AsyncCallback callBack, Object stateObject)
        {
            try
            {
                return m_Delegate.BeginInvoke(callBack, stateObject);
            }
            catch(Exception e)
            {
                // Hide inside method invoking stack
                throw e;
            }
        }

        /**//// <summary>
        /// Asynchronous end method
        /// </summary>
        /// <param name="ar"></param>
        /// <returns></returns>
        public string EndRun(IAsyncResult ar)
        {
            if (ar == null)
                throw new NullReferenceException("Arggument ar can't be null");

            try
            {
                return m_Delegate.EndInvoke(ar);
            }
            catch (Exception e)
            {
                // Hide inside method invoking stack
                throw e;
            }
        }
    }

      首先是 Begin 之后直接调用 End 方法，当然中间也可以做其他的操作

    class AsyncTest
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            AsyncDemo demo = new AsyncDemo("jiangnii");

            // Execute begin method
            IAsyncResult ar = demo.BeginRun(null, null);

            // You can do other things here

            // Use end method to block thread until the operation is complete
            string demoName = demo.EndRun(ar);
            Console.WriteLine(demoName);
        }
    }

      也可以用 IAsyncResult 的 AsyncWaitHandle 属性，我在这里设置为1秒超时

    class AsyncTest
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            AsyncDemo demo = new AsyncDemo("jiangnii");

            // Execute begin method
            IAsyncResult ar = demo.BeginRun(null, null);

            // You can do other things here

            // Use AsyncWaitHandle.WaitOne method to block thread for 1 second at most
            ar.AsyncWaitHandle.WaitOne(1000, false);

            if (ar.IsCompleted)
            {
                // Still need use end method to get result, but this time it will return immediately 
                string demoName = demo.EndRun(ar);
                Console.WriteLine(demoName);
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("Sorry, can't get demoName, the time is over");
            }
        }
    }

      不中断的轮循，每次循环输出一个 "."

    class AsyncTest
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            AsyncDemo demo = new AsyncDemo("jiangnii");

            // Execute begin method
            IAsyncResult ar = demo.BeginRun(null, null);

            Console.Write("Waiting..");
            while (!ar.IsCompleted)
            {
                Console.Write(".");
                // You can do other things here
            }
            Console.WriteLine();

            // Still need use end method to get result, but this time it will return immediately 
            string demoName = demo.EndRun(ar);
            Console.WriteLine(demoName);
        }
    }

      最后是使用回调方法并加上状态对象，状态对象被作为 IAsyncResult 参数的 AsyncState 属性被传给回调方法。回调方法执行前不能让主线程退出，我这里只是简单的让其休眠了1秒。另一个与之前不同的地方是 AsyncDemo 对象被定义成了类的静态字段，以便回调方法使用

    class AsyncTest
    {
        static AsyncDemo demo = new AsyncDemo("jiangnii");

        static void Main(string[] args)
        {
            // State object
            bool state = false;

            // Execute begin method
            IAsyncResult ar = demo.BeginRun(new AsyncCallback(outPut), state);

            // You can do other thins here

            // Wait until callback finished
            System.Threading.Thread.Sleep(1000);
        }

        // Callback method
        static void outPut(IAsyncResult ar)
        {
            bool state = (bool)ar.AsyncState;
            string demoName = demo.EndRun(ar);

            if (state)
            {
                Console.WriteLine(demoName);
            }
            else
            {
                Console.WriteLine(demoName + ", isn't it?");
            }
        }
    }

      其他

      对于一个已经实现了 BeginOperationName 和 EndOperationName  方法的对象，我们可以直接用上述方式调用，但对于只有同步方法的对象，我们要对其进行异步调用也不需要增加对应的异步方法，而只需定义一个委托并使用其 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法就可以了

      主要参考资料：   MSDN