ASP.NET4.5Web API及非同步程序开发系列(1)
认识非同步程序开发设计模型
从VS2012开始引入的新的非同步程序设计的支持-------async/await设计模型
- 之前的当我们支持非同步作业的时候，往往使用多线程开解决，我们比较熟悉的就是
- 执行者：Thread,ThreadPool （线程和线程池，后者有利于资源的有效利用）
- 非同步的设计模型：Begin方法/End方法，Async事件/Completed事件(主要是异步委托之类的，我在我以前的博文中有写过专题)
- BackgroundWorker控制项
- Task Parallel Library
虽然今天的重点是.NET4.5的async/await设计模式但是由于很多人对于.NET4.0中的Task仍然还是没有接触过，Task也是.NET 4.5 async await的基础概念之一，值得大家花点时间熟悉，那么这里就将他也作为一个附加专题来做一下讲解。
附属专题：.NET4.0多线程开发之利器---àTask
到我们在开发SignalR程序的时候，就必须要使用到多线程，假设没有.NET4.5的支持，那么你可能想到的最简单方式就是使用Task,它取代了传统的Thread,TheadPool的写法，能大幅度的简化同步逻辑的写法，颇为便利，下面我们来看几个典型的范例。
范例1：简单的开始
Test1()用以另一Thread执行Thread.Sleep()及Console.WriteLine()，效果与ThreadPool.QueueUserWorkItem()相当。
private static void Test1() { //Task可以代替TheadPool.QueueUserWorkItem使用 Task.Factory.StartNew(() => { Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine("Done!"); }); Console.WriteLine("Async Run..."); }
StartNew()完会立刻执行下一行，故会先看到Aync Run，1秒后打印出Done。
范例2：等待各作业完成再继续下一步的应用场境
同时启动多个作业多工并行（多线程并行），但要等待各作业完成再继续下一步的应用场境传统方式上可通过WaitHandle、AutoResetEvent、ManualResetEvent等机制实现；Task的写法相当简单，建立多個Task对象，再作为Task.WaitAny()或Task.WaitAll()的参数就搞定了!
private static void Test2() { var task1 = Task.Factory.StartNew(() => { Thread.Sleep(3000); Console.WriteLine("Done!(3s)"); }); var task2 = Task.Factory.StartNew(() => { Thread.Sleep(5000); Console.WriteLine("Done!(5s)"); }); //等待任意作业完成后继续 Task.WaitAny(task1, task1); Console.WriteLine("WaitAny Passed"); //等待所有作业完成后继续 Task.WaitAll(task1, task2); Console.WriteLine("WaitAll Passed"); }
task1耗时3秒、task2耗时5秒，所以3秒后WaitAny()执行完成、5秒后WaitAll()执行完毕。
范例3：如果要等待多工作业传回结果
通过StartNew<T>()指定传回类型建立作业，随后以Task.Result取值，不用额外Code就能确保多工作业执行完成后才读取结果继续运行
private static void Test3() { var task = Task.Factory.StartNew<string>(() => { Thread.Sleep(2000); return "Done!"; }); //使用秒表计时 Stopwatch sw = new Stopwatch(); sw.Start(); //读取task.Result时，会等到作业完成传回值后才继续 Console.WriteLine("{0}", task.Result); sw.Stop(); //取得task.Result耗时约2秒 Console.WriteLine("Duration: {0:N0}ms", sw.ElapsedMilliseconds); }
实际执行，要花两秒才能跑完Console.WriteLine("{0}", task.Result)，其长度就是Task執行并回传结果的时间。
范例4：在多工作业完成后接连运行行另一段程序可使用ContinueWith()：
private static void Test4() { Task.Factory.StartNew(() => { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("Done!"); }).ContinueWith(task => { //ContinueWith会等待前面的任务完成才继续 Console.WriteLine("In ContinueWith"); }); Console.WriteLine("Async Run..."); }
如预期，ContinueWith()里的程序会在Task完成后才被执行。
范例5：多工作业时各段逻辑便会依顺序执行
.ContinueWith()传回值仍是Task对象，所以我们可以跟jQuery一样连连看，在ContinueWith()後方再接上另一个ContinueWith()，各段逻辑便会依顺序执行。
static void test5() { //ContinueWith()可以串接 Task.Factory.StartNew(() => { Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine("{0:mm:ss}-Done", DateTime.Now); }) .ContinueWith(task => { Console.WriteLine("{0:mm:ss}-ContinueWith 1", DateTime.Now); Thread.Sleep(2000); }) .ContinueWith(task => { Console.WriteLine("{0:mm:ss}-ContinueWith 2", DateTime.Now); }); Console.WriteLine("{0:mm:ss}-Async Run...", DateTime.Now); }
Task耗时两秒，第一個ContinueWith()耗時2秒，最后一个ContinueWith()继续在4秒后执行。
范例6:Task有监控状态的机制
ContinueWith()中的Action<Task>都会有一个输入参数，用于以得知前一Task的执行状态，有IsCompleted, IsCanceled, IsFaulted几个属性可用。要取消执行，得借助CancellationTokenSource及其所属CancellationToken类型，做法是在Task中持续呼叫CancellationToken.ThrowIfCancellationRequested()，一旦外部呼叫CancellationTokenSource.Cancel()，便会触发OperationCanceledException，Task有监控此异常状况的机制，将结束作业执行后续ContinueWith()，并指定Task.IsCanceled为True；而当Task程序发送Exception，也会结束触发ContinueWith ()，此時Task.IsFaulted为True，ContinueWith()中可通过Task.Exception.InnerExceptions取得错误细节。以下程序同时可测试Task正常、取消及错误三种情景，使用者通过输入1,2或3来决定要测试哪一种。在Task外先声明一个CancellationTokenSource类型，将其中的Token属性当成StartNew()的第二项参数，而Task中則保留最初的五秒可以取消，方法是每隔一秒呼叫一次CancellationToken.ThrowIfCancellationRequested()，当程序外部调用CancellationTokenSource.Cancel()，Task就会結束。5秒后若未取消，再依使用者决定的测试情境return结果或是抛出Exception。ContinueWith()则会检查IsCanceled, IsFaulted等标识，并输出结果。
private static void Test6() { CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource(); CancellationToken cancelToken = cts.Token;//获取与此CancellationTokenSource关联的CancellationToken Console.Write("Test Option 1, 2 or 3 (1-Complete / 2-Cancel / 3-Fault) : "); var key = Console.ReadKey(); Console.WriteLine(); Task.Factory.StartNew<string>(() => { //保留5秒检测是否要Cancel for (var i = 0; i < 5; i++) { Thread.Sleep(1000); //如cancelToken.IsCancellationRequested //引发OperationCanceledException cancelToken.ThrowIfCancellationRequested(); } switch (key.Key) { case ConsoleKey.D1: //选1时 return "OK"; case ConsoleKey.D3: //选3时 throw new ApplicationException("MyFaultException"); } return "Unknown Input"; }, cancelToken).ContinueWith(task => { Console.WriteLine("IsCompleted: {0} IsCanceled: {1} IsFaulted: {2}", task.IsCompleted, task.IsCanceled, task.IsFaulted); if (task.IsCanceled) { Console.WriteLine("Canceled!"); } else if (task.IsFaulted) { Console.WriteLine("Faulted!"); foreach (Exception e in task.Exception.InnerExceptions) { Console.WriteLine("Error: {0}", e.Message); } } else if (task.IsCompleted) { Console.WriteLine("Completed! Result={0}", task.Result); } }); Console.WriteLine("Async Run..."); //如果要测Cancel，2秒后触发CancellationTokenSource.Cancel if (key.Key == ConsoleKey.D2) { Thread.Sleep(2000); cts.Cancel(); } }
Task能做的事，过去使用Thread/ThreadPool配合Event、WaitHandle一样能办到，但使用Task能以比较简洁的语法完成相同工作，使用.NET 4.0开发多线程时可多加利用。
到这里，我们继续回到原本的.NET4.5中，首先我们设计几种异步作业新旧写法法进行对比
利用WebClient类别下载网页内容
1.使用Async/Complete设计模式
private static void DownLoadWebPageSourceCode_Old() { WebClient wc = new WebClient(); wc.DownloadStringCompleted += CompletedHandler; wc.DownloadStringAsync(new Uri("http://www.cnblogs.com/rohelm")); while (wc.IsBusy) { Console.WriteLine("还没下完，我喝一回茶!"); } } private static void CompletedHandler(object sender, DownloadStringCompletedEventArgs e) { Console.WriteLine(e.Result); }
运行效果如下：
2.使用新的async/await设计模式
private static async void DownLoadWebPageSourceCode_New() { WebClient wc = new WebClient(); Console.WriteLine(await wc.DownloadStringTaskAsync("http://www.cnblogs.com/rohelm")); }
而它的内部实现机制实际上是我们前面的附加专题中提到的Task,我们来查看下这个方法的源码：
[ComVisible(false), HostProtection(SecurityAction.LinkDemand, ExternalThreading=true)] public Task<string> DownloadStringTaskAsync(string address) { return this.DownloadStringTaskAsync(this.GetUri(address)); } [ComVisible(false), HostProtection(SecurityAction.LinkDemand, ExternalThreading=true)] public Task<string> DownloadStringTaskAsync(Uri address) { TaskCompletionSource<string> tcs = new TaskCompletionSource<string>(address); DownloadStringCompletedEventHandler handler = null; handler = delegate (object sender, DownloadStringCompletedEventArgs e) { this.HandleCompletion<DownloadStringCompletedEventArgs, DownloadStringCompletedEventHandler, string>(tcs, e, args => args.Result, handler, delegate (WebClient webClient, DownloadStringCompletedEventHandler completion) { webClient.DownloadStringCompleted -= completion; }); }; this.DownloadStringCompleted += handler; try { this.DownloadStringAsync(address, tcs); } catch { this.DownloadStringCompleted -= handler; throw; } return tcs.Task; }
3.取消非同步的方式
由于上面我们已经说过它的内部本质还是Task所以它的，取消该非同步作业依旧借助CancellationTokenSource及其所属CancellationToken类型
private static async Task TryTask() { CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource(); cts.CancelAfter(TimeSpan.FromSeconds(1)); Task<string> task = Task.Run(() => PirntWords("Hello,Wrold!", cts.Token), cts.Token); Console.WriteLine(task.Result); await task; } private static string PirntWords(string input, CancellationToken token) { for (int i = 0; i < 20000000; i++) { Console.WriteLine(input); token.ThrowIfCancellationRequested(); } return input; }
网页调用用多个Web服务/WCF服务/Http服务模型
public async Task<ActionResult> DoAsync() { ServiceClient1 client1 = new ServiceClient1(); ServiceClient2 client2 = new ServiceClient2(); var task1 = client1.GetDataAsync(); var task2 = client2.GetDataAsync(); await Task.WhenAll(task1,task2); return View("View名称",new DataModel(task1.Result,task2.Rusult)); }
是不是发现非常的方便，实用啊！
未完待续....
后续内容：
对WebAPI和WCF的进行一个简单比较，探讨WebAPI的机制，功能，架构，WinFrom Client/WebService Client大数据上传...备注：本文章版权的没有,归.NET使用者共有。
