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C#之異步編程

編輯:C#基礎知識

1 異步編程的重要性

  C#5.0最重要的改進是提供了更強大的異步編程,C#5.0僅增加兩個關鍵字Async和Await,使用異步編程,方法調用是後台運行(通常在線程和任務的幫助下),並且不會阻塞調用線程。

2 異步模式

  從.net1.0開始就提供了異步特性,而且.NET Framework的許多類都實現了一個或多個異步模式(委托也實現了異步模式)。因為在WIndows From和WPF中用異步模式更新界面比較復雜,所以在2.0中提供了基於事件的異步模式。現在在4.5中推出了另外一種新的方式來實現異步編程:基於任務的異步模式。這種模式是基於4.0中新增的Task類型,和一個利用Async和Await關鍵字的編譯器功能。

2.1 同步調用

  WebClient wc = new WebClient(); string s= wc.DownloadString("你的URL"); 

  運行該代碼,程序一直在等待DownloadString的完成,在這種情況下使用異步非常有必要的。

2.2異步模式

使用異步模式是進行異步調用的方式之一,實現異步模式定義BeginXXX和EndXXX方法。如果有一個同步方法DownloadStrring,異步方法將轉化成了兩個方法BeginDownloadString和EndDownloadString方法。BeginXXX方法接受同步方法的所有輸入的參數,並且還定義了一個AsyncCallBack參數,用於接收在異步方法執行完畢後的被調用的委托,該方法返回一個IAsyncResult,用於驗證調用是否已經完成,並且一直等待,直到方法的執行完畢。EndXXX方法同步方法的所有的輸出參數,並按照同步方法的返回類型來返回結果。WebClient類沒有實現異步模式,但可以用HttpWebRequest來代替

  HttpWebRequest req =(HttpWebRequest)WebRequest.Create("你的URL");
             IAsyncResult result=  req.BeginGetResponse("",);
             req.EndGetResponse();

異步模式的優勢是使用委托功能就能實現異步編程,不用改變程序的行為,也不會阻塞界面的操作。

2.3基於事件的異步模式

  基於事件的異步模式定義了一個帶有"Aysnc"後綴的方法。異步方法完成時不是定義被調用的委托,而是定義事件。

 WebClient client = new WebClient();
             client.DownloadStringCompleted += (sender, e1) => { };
             client.DownloadStringAsync(new Uri("你的URL"));

基於事件的異步方式的優勢是易用。

2.4基於任務的異步模式

 public async void Fun()
         {
             WebClient client = new WebClient();
             string s = await client.DownloadStringTaskAsync("你的URL");
         }

現在代碼簡單多了,並且沒有阻塞。

3 異步編程的基礎

  async和await關鍵字只是編譯器功能,編譯器會用Task創建代碼。

3.1創建任務

         static string Greeting(string name)
         {
             Thread.Sleep(2000);
             return string.Format("Hello ,{0}", name);
         }
         static Task<string> GreetingAsync()
         {
             return Task.Run<string>(()=> { return Greeting(name); });
         }

 

3.2調用異步方法

  可以使用Await關鍵字來調用返回任務的異步方法GreetingAsync,使用Await關鍵字需要使用Async修飾聲明的方法。在完成GreetingAsync方法前該方法內的其它代碼不會被執行。

   private async static void CallWithAsync()
         {
             string result = await GreetingAsync("鄭隆");
             Console.WriteLine(result);
         }

如果異步方法的結果不傳遞給變量,也可以直接在參數中使用Await關鍵字。

  private async static void CallWithAsync2()
         {
             Console.WriteLine(await GreetingAsync("鄭隆"));
         }
Async修飾符只能用於返回Task和void的方法。不能用於程序的入口。

3.3延續任務

Task類的ContinueWith方法定義了任務完成後將要調用的代碼。

    private static void CallerWithContinuationTask()
         {
             Task<string> t1 = GreetingAsync("鄭隆");
             t1.ContinueWith(t => { string result = t.Result; Console.WriteLine(result); });
         }

 

3.4使用多個異步方法

在一個異步方法中,可以調用不止一個異步方法。

  public async static void MultipleAsyncMethods()
         {
             string s1 = await GreetingAsync("zhenglong1");
             string s2 = await GreetingAsync("zhenglong2");
             Console.WriteLine("Finished both methods.\n"+"Result 1:{0}\n Result 2:{1}",s1,s2);
         }

Task.WhenAll組合器,可以讓你等待直到兩個任務都完成。

  public async static void MultipleAsyncMethodsWithCombinators1()
         {
             Task<string>  t1= GreetingAsync("zhenglong1");
             Task<string> t2 = GreetingAsync("zhenglong2");
             await Task.WhenAll(t1,t2);
             Console.WriteLine("Finished both methods.\n" + "Result 1:{0}\n Result 2:{1}", t1.Result, t2.Result);
         }

Task的WhenAll方法是在所有傳入的任務都完成了才返回Task,而WhenAny是在其中的一個任務已完成就會返回Task。

3.5轉換異步模式

並非.NET Freamwork的所有的類在4.5中都引入了新的異步方法。

 private static Func<string, string> greetingInvoker = Greeting;
 
         static IAsyncResult BeginGreeting(string name,AsyncCallback callback,object state)
         {
             return greetingInvoker.BeginInvoke(name, callback, state);
         }
         static string EndGreeting(IAsyncResult ar)
         {
            return greetingInvoker.EndInvoke(ar);
         }
  private async static void ConvertingAsyncPattern()
         {
             string s = await Task<string>.Factory.FromAsync(BeginGreeting, EndGreeting, "zhenglong", null);
             Console.WriteLine(s);
         }

4 錯誤處理

   public static async Task ThrowAfter(int ms,string message)
         {
             await Task.Delay(ms);
             throw new Exception(message);
         }
 
         public static void DontHandle()
         {
             try
             {
                 ThrowAfter(200,"first");
             }
             catch (Exception ex) 
             {
                 Console.WriteLine(ex.Message);             }
         }

以上代碼並不能捕獲到異常,應為在ThrowAfter拋出異常之前DontHandle已經執行完了。

4.1 異步方法的異常處理

異步方法異常的一個較好的處理是使用關鍵字Await,然後將其放在try中

    public async static void HandleErrorOne()
         {
             try
             {
                 await ThrowAfter(200, "first");
             }
             catch (Exception ex)
             {
                 Console.WriteLine(ex.Message);
             }
         }

 

4.2 多個異步方法的異常處理

   public static async void StatTwoTasks()
         {
             try
             {
                 await ThrowAfter(2000,"frist");
                 await ThrowAfter(1000, "second");
             }
             catch (Exception ex)
             {
                 Console.WriteLine(ex.Message);
             }
         }

如上代碼並不能捕獲全部的異常,原因是因為在第一個異常拋出後程序就進入了catch。解決方法

  public static async void StatTwoTasksParallel()
         {
             try
             {
                 Task t1 = ThrowAfter(200, "zhenglong1");
                 Task t2 = ThrowAfter(200, "zhenglong2");
                 await Task.WhenAll(t1,t2);
             }
             catch (Exception ex)
             {
                 Console.WriteLine(ex.Message);
             }
         }

 

4.3 AggregateException類

為了得到所有的異常信息,可以將Task.WhenAll返回的結果寫到一個Task中,這個任務一直等待所有的任務完成。

 public static async void ShowAggregateException()
         {
             Task taskResult = null;
             try
             {
                 Task t1 = ThrowAfter(200, "zhenglong1");
                 Task t2 = ThrowAfter(200, "zhenglong2");
                 await(taskResult= Task.WhenAll(t1, t2));
             }
             catch (Exception ex)
             {
                 Console.WriteLine(ex.Message);
                 foreach (var item in taskResult.Exception.InnerExceptions)
                 {
                     Console.WriteLine(item.Message);
                 }
             }
         }

5取消

在某種情況下,後台任務可能運行很長的時間,取消任務就非常有用了。

5.1 開始取消任務

 private CancellationTokenSource cts;
         public void Cancle()
         {
             if (cts != null)
                 cts.Cancel();
         }
CancellationTokenSource 類還支持在指定時間後才取消任務,CancelAfter方法在應該取消的任務後傳入一個時間值,單位是ms.

5.2開始框架的特性任務取消

  public async void CancelTwo()
         {
             cts = new CancellationTokenSource();
             HttpClient hc = new HttpClient();
             var s=await hc.GetAsync("Url", cts.Token);
         }

5.3取消自定義任務

  await Task.Run(()=> { },cts.Token);

現在用戶就可以取消運行時間長的任務了。

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