C#基础学习 —— 异步编程篇 2
基于事件的异步模式是比 IAsyncResult 模式更高级的一种异步编程模式，也被用在更多的场合。对于相对简单的应用程序可以直接用 .Net 2.0 新增的 BackgroundWorker 组件来很方便的实现，对于更复杂的异步应用程序则需要自己实现一个符合基于事件的异步模式的类。这两者对我都是新东西，先从简单的入手，下一篇里我再去尝试复杂类模型的实现
模式概述
支持基于事件的异步模式的类会有若干个 MethodNameAsync 方法表示开始异步操作，并有对应的 MethodNameCompleted 事件。类里面还可能会有 CancelAsync 或 MethodNameAsyncCancel 方法用于取消异步操作，并可以有 ProgressChanged 或 MethodNameProgressChanged 事件来跟踪执行进度。下面分别作一下解释
MethodNameAsync 方法可以有两个重载：单调用和多调用，多调用有一个额外的状态对象参数 userState。userState 参数用来区分各次异步操作，使得我们可以多次调用多调用形式的方法而不需要等待任何异步操作的完成（在学习 IAsyncResult 模式时我把状态对象仅仅当成传给回调方法的一个条件来用，可能在使用模式时这么做并没有什么关系，但在实现模式时不把状态对象用作异常调用的唯一标识而另作他用就值得商榷了）。而单调用形式的方法如果在前一个调用尚未完成时调用将会抛出 InvalidOperationException 异常
如果有多个异步方法，则应使用 CancelAsync 方法来取消挂起的操作，并可使用 userState 来取消指定的挂起任务。如果只有一个异步方法则可以使用 MethodNameAsyncCancel 方法
另外 MSDN 上说：一次只支持一个挂起的操作的方法（如 Method1Async(string param) ）是不可取消的。这句话我还没有理解，不可能说是单调用的异步方法就不能取消吧，BackgroundWorker 上都是这样做的
先不管了，接着看ProgressChanged 事件。它有一个 ProgressChangedEventArgs 参数，事件处理程序通过检查该参数的 ProgressPercentage 属性来获取任务完成的百分比。如果有多个异步操作挂起，也可以通过检查参数的 UserState 属性来分辨操作。如果需要用 ProgressChanged 事件来报告增量结果，则可以把结果保存在派生自 ProgressChangedEventArgs 的类中，并在事件处理程序中使用
BackgroundWorker
BackgroundWorker 很好的符合了事件异步操作模式。它有两个重载版本的 RunWorkerAsync 方法（均为单调用形式）和 RunWorkerCompleted 事件，并有 CancelAsync 方法以及 ProcessChanged 事件。不同的是 BackgroundWorker 增加了 DoWork 事件，在 RunWorkerAsync 方法调用时发生，以达到将实际执行的开始方法与 BackgroundWorker 分离的目的。还需要提一下的是 WorkerReportsProcess 属性和 ReportProcess 方法，前者指示能否报告进度更新，后者引发 ProcessChanged 事件，它们会在接下来的 Demo 里用到
尝试
因为平时经常要处理几十兆的文本文件，这个 Demo 就做一个读取文件并显示进度的控制台程序。先看类名和字段
class BackgroundWorkerDemo
{
private BackgroundWorker m_bw;
string m_FilePath;
}
构造函数接收文件路径为参数，设置文件路径并初始化 BackgroundWorker
public BackgroundWorkerDemo(string filePath)
{
m_FilePath = filePath;
m_bw = new BackgroundWorker();
m_bw.WorkerReportsProgress = true;
m_bw.DoWork += new DoWorkEventHandler(BackgroundWorker_DoWork);
m_bw.ProgressChanged += new ProgressChangedEventHandler(BackgroundWorker_ProgressChanged);
m_bw.RunWorkerCompleted += new RunWorkerCompletedEventHandler(BackgroundWorker_RunWorkerCompleted);
}
接下来看这三个事件的处理程序。每一个事件都有各自的 EventArgs 参数类型，都很简单就不多说了
第一个 BackgroundWorker_DoWork 方法写得我有些郁闷。我在方法里取文件长度，先是直接取 StreamReader.BaseStream.Length 或 FileInfo.Length ，结果却导致很多文件读不到 100% 就结束了，不得已改成先把整个文件读一次得到字符串的长度。这样的方法当然性能不好了，主要是因为自己对 IO 一直就不够清楚，等下一个主题重新认识下 IO 再回头过来改吧。也望有经验的朋友赐教，感激不尽
/// <summary>
/// DoWork event process method
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void BackgroundWorker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
long length;
using (StreamReader sr = new StreamReader(m_FilePath))
{
// Get file length
length = sr.ReadToEnd().Length;
}
using (StreamReader sr = new StreamReader(m_FilePath))
{
long onePercentOfLength = length / 100;
long currentPosition = 0;
int i = 0;
while (!sr.EndOfStream)
{
sr.Read();
currentPosition ++;
// Produce ProcessChanged event in each percent reading
while (currentPosition > onePercentOfLength * i)
{
((BackgroundWorker)sender).ReportProgress(i++);
}
}
// e.Result will be used in RunWorkerCompleted event process method
e.Result = currentPosition;
}
}
BackgroundWorker_ProgressChanged 方法，简单输出当前进度
/// <summary>
/// ProgressChanged event process method
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void BackgroundWorker_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
{
Console.WriteLine("Reading percents: " + e.ProgressPercentage + "%");
}
BackgroundWorker_RunWorkerCompleted 方法，输出结果。这里要注意如果 RunWorkerCompletedEventArgs 参数的 Error 属性不为空则读取其他属性会产生异常，然后如果 Cancelled 属性为 true 则读取 Result 属性也会产生异常，因此必须依次判断各属性的值
/// <summary>
/// RunWorkerCompleted event process method
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void BackgroundWorker_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
{
if (e.Error != null)
{
Console.WriteLine("Error occurs: " + e.Error.Message);
}
else if(e.Cancelled)
{
Console.WriteLine("Work cancelled
");
}
else
{
Console.WriteLine("Read finished, the file length is: " + e.Result);
}
}
向外提供一个入口方法
/// <summary>
/// Test portal
/// </summary>
public void ReadAsync()
{
if (File.Exists(m_FilePath))
{
Console.WriteLine("Begin read");
m_bw.RunWorkerAsync();
}
else
{
throw new FileNotFoundException("Can't find file: " + m_FilePath);
}
}
最后是 Main 方法，比昨天有了小小的改变，用 Console.ReadLine 代替了 Thread.Sleep 来达到阻止主线程退出的目的
class BackgroundWorkerTest
{
static void Main(string[] args)
{
Console.Write("Input file path: ");
string filePath = Console.ReadLine();
BackgroundWorkerDemo demo = new BackgroundWorkerDemo(filePath);
demo.ReadAsync();
// Thread waiting
Console.ReadLine();
}
}
其他
回顾一下我用委托实现 IAsyncResult 模式的 Demo ，与用 BackgroundWorker 实现的基于事件的异步模式很相似吧。而且应用程序可以通过委托的 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法来异步执行现有的同步方法而不需要作额外的修改，BackgroundWorker 也差不多是一样。我把这两者看成实现对应异步操作模式的范本，在性能要求不是很高的一些异步操作场合，用好委托和 BackgroundWorker 就可以简单有效的完成开发了
模式概述
支持基于事件的异步模式的类会有若干个 MethodNameAsync 方法表示开始异步操作，并有对应的 MethodNameCompleted 事件。类里面还可能会有 CancelAsync 或 MethodNameAsyncCancel 方法用于取消异步操作，并可以有 ProgressChanged 或 MethodNameProgressChanged 事件来跟踪执行进度。下面分别作一下解释
MethodNameAsync 方法可以有两个重载：单调用和多调用，多调用有一个额外的状态对象参数 userState。userState 参数用来区分各次异步操作，使得我们可以多次调用多调用形式的方法而不需要等待任何异步操作的完成（在学习 IAsyncResult 模式时我把状态对象仅仅当成传给回调方法的一个条件来用，可能在使用模式时这么做并没有什么关系，但在实现模式时不把状态对象用作异常调用的唯一标识而另作他用就值得商榷了）。而单调用形式的方法如果在前一个调用尚未完成时调用将会抛出 InvalidOperationException 异常
如果有多个异步方法，则应使用 CancelAsync 方法来取消挂起的操作，并可使用 userState 来取消指定的挂起任务。如果只有一个异步方法则可以使用 MethodNameAsyncCancel 方法
另外 MSDN 上说：一次只支持一个挂起的操作的方法（如 Method1Async(string param) ）是不可取消的。这句话我还没有理解，不可能说是单调用的异步方法就不能取消吧，BackgroundWorker 上都是这样做的
先不管了，接着看ProgressChanged 事件。它有一个 ProgressChangedEventArgs 参数，事件处理程序通过检查该参数的 ProgressPercentage 属性来获取任务完成的百分比。如果有多个异步操作挂起，也可以通过检查参数的 UserState 属性来分辨操作。如果需要用 ProgressChanged 事件来报告增量结果，则可以把结果保存在派生自 ProgressChangedEventArgs 的类中，并在事件处理程序中使用
BackgroundWorker
BackgroundWorker 很好的符合了事件异步操作模式。它有两个重载版本的 RunWorkerAsync 方法（均为单调用形式）和 RunWorkerCompleted 事件，并有 CancelAsync 方法以及 ProcessChanged 事件。不同的是 BackgroundWorker 增加了 DoWork 事件，在 RunWorkerAsync 方法调用时发生，以达到将实际执行的开始方法与 BackgroundWorker 分离的目的。还需要提一下的是 WorkerReportsProcess 属性和 ReportProcess 方法，前者指示能否报告进度更新，后者引发 ProcessChanged 事件，它们会在接下来的 Demo 里用到
尝试
因为平时经常要处理几十兆的文本文件，这个 Demo 就做一个读取文件并显示进度的控制台程序。先看类名和字段
class BackgroundWorkerDemo {
private BackgroundWorker m_bw; string m_FilePath; }构造函数接收文件路径为参数，设置文件路径并初始化 BackgroundWorker
public BackgroundWorkerDemo(string filePath) { m_FilePath = filePath; m_bw = new BackgroundWorker(); m_bw.WorkerReportsProgress = true; m_bw.DoWork += new DoWorkEventHandler(BackgroundWorker_DoWork); m_bw.ProgressChanged += new ProgressChangedEventHandler(BackgroundWorker_ProgressChanged); m_bw.RunWorkerCompleted += new RunWorkerCompletedEventHandler(BackgroundWorker_RunWorkerCompleted); }接下来看这三个事件的处理程序。每一个事件都有各自的 EventArgs 参数类型，都很简单就不多说了
第一个 BackgroundWorker_DoWork 方法写得我有些郁闷。我在方法里取文件长度，先是直接取 StreamReader.BaseStream.Length 或 FileInfo.Length ，结果却导致很多文件读不到 100% 就结束了，不得已改成先把整个文件读一次得到字符串的长度。这样的方法当然性能不好了，主要是因为自己对 IO 一直就不够清楚，等下一个主题重新认识下 IO 再回头过来改吧。也望有经验的朋友赐教，感激不尽
/// <summary> /// DoWork event process method /// </summary> /// <param name="sender"></param> /// <param name="e"></param> private void BackgroundWorker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e) { long length; using (StreamReader sr = new StreamReader(m_FilePath)) {
// Get file length length = sr.ReadToEnd().Length; } using (StreamReader sr = new StreamReader(m_FilePath)) { long onePercentOfLength = length / 100; long currentPosition = 0; int i = 0; while (!sr.EndOfStream) { sr.Read(); currentPosition ++; // Produce ProcessChanged event in each percent reading while (currentPosition > onePercentOfLength * i) { ((BackgroundWorker)sender).ReportProgress(i++); } } // e.Result will be used in RunWorkerCompleted event process method e.Result = currentPosition; } }BackgroundWorker_ProgressChanged 方法，简单输出当前进度
/// <summary> /// ProgressChanged event process method /// </summary> /// <param name="sender"></param> /// <param name="e"></param> private void BackgroundWorker_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e) { Console.WriteLine("Reading percents: " + e.ProgressPercentage + "%"); }BackgroundWorker_RunWorkerCompleted 方法，输出结果。这里要注意如果 RunWorkerCompletedEventArgs 参数的 Error 属性不为空则读取其他属性会产生异常，然后如果 Cancelled 属性为 true 则读取 Result 属性也会产生异常，因此必须依次判断各属性的值
/// <summary> /// RunWorkerCompleted event process method /// </summary> /// <param name="sender"></param> /// <param name="e"></param> private void BackgroundWorker_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e) { if (e.Error != null) { Console.WriteLine("Error occurs: " + e.Error.Message); } else if(e.Cancelled) { Console.WriteLine("Work cancelled"); } else { Console.WriteLine("Read finished, the file length is: " + e.Result); } }向外提供一个入口方法
/// <summary> /// Test portal /// </summary> public void ReadAsync() { if (File.Exists(m_FilePath)) { Console.WriteLine("Begin read"); m_bw.RunWorkerAsync(); } else { throw new FileNotFoundException("Can't find file: " + m_FilePath); } }最后是 Main 方法，比昨天有了小小的改变，用 Console.ReadLine 代替了 Thread.Sleep 来达到阻止主线程退出的目的
class BackgroundWorkerTest { static void Main(string[] args) { Console.Write("Input file path: "); string filePath = Console.ReadLine(); BackgroundWorkerDemo demo = new BackgroundWorkerDemo(filePath); demo.ReadAsync(); // Thread waiting Console.ReadLine(); } }其他
回顾一下我用委托实现 IAsyncResult 模式的 Demo ，与用 BackgroundWorker 实现的基于事件的异步模式很相似吧。而且应用程序可以通过委托的 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法来异步执行现有的同步方法而不需要作额外的修改，BackgroundWorker 也差不多是一样。我把这两者看成实现对应异步操作模式的范本，在性能要求不是很高的一些异步操作场合，用好委托和 BackgroundWorker 就可以简单有效的完成开发了
