C#你应该知道的四种异步方式

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C#之异步

异步是相对于同步而言。跟多线程不能同一而论。异步简单而言好比一个人两双手可以同时做两件以上不同的事情。多线程好比多个人做不同或相同的事情。

异步跟多线程有什么关系？

异步可以分为CPU异步和IO异步。他们两者的区别体现了异步和多线程的区别。异步在CPU操作中是必须要跑在线程上的，一般情况下这时我们都会新开一个线程执行这个异步操作。但在IO操作中是不需要线程的，硬件直接和内存操作。

C#实现异步的四种方式：

  1. 异步模式BeginXXX,EndXXX

  2. 事件异步xxxAsync，xxxCompleted

  3. 基于任务Task的异步

  4. async,await关键字异步

异步模式

异步模式是调用Beginxxx方法，返回一个IAsyncResult类型的值，在回调函数里调用Endxxxx（IAsyncResult）获取结果值。

异步模式中最常见的是委托的异步。

如：声明一个string类型输入参数和string类型返回值的委托。调用委托的BeginInvoke方法，来异步执行该委托。

 Func<string, string> func = (string str) =>
             {
                 Console.WriteLine(str);                 return str + " end";
             };
            func.BeginInvoke("hello",IAsyncResult ar =>
            {
                Console.WriteLine(func.EndInvoke(ar));
            }, null);//输出：//hello//hello end

BeginInvoke方法的第一个参数表示委托的输入参数。

第二个参数表示IAsyncResult类型输入参数的回调函数，其实也是个委托。

第三个参数是个状态值。

事件异步

事件异步有一个xxxAsync方法，和对应该方法的 xxxCompleted事件。

如： backgroundworker和progressbar结合

    public partial class MainWindow : Window
    {        private BackgroundWorker bworker = new BackgroundWorker();        public MainWindow()        {
            InitializeComponent();            //支持报告进度
            bworker.WorkerReportsProgress = true;            //执行具体的方法
            bworker.DoWork += Bworker_DoWork;            //进度变化时触发的事件
            bworker.ProgressChanged += Bworker_ProgressChanged;            //异步结束时触发的事件
            bworker.RunWorkerCompleted += Bworker_RunWorkerCompleted;
            Loaded += MainWindow_Loaded;
        }        private void MainWindow_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)        {            //开始异步执行
            bworker.RunWorkerAsync();
        }        private void Bworker_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)        {            //异步完成时触发的事件
            progressBar.value=100;
        }        private void Bworker_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)        {            //获取进度值复制给progressBar
            progressBar.Value = e.ProgressPercentage;
        }        private void Bworker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)        {            for (int j = 0; j <= 100; j++)
            {                //调用进度变化方法，触发进度变化事件
                bworker.ReportProgress(j);
                Thread.Sleep(100);
            }
        }
    }

Task模式的异步

Task是在Framework4.0提出来的新概念。Task本身就表示一个异步操作（Task默认是运行在线程池里的线程上）。它比线程更轻量，可以更高效的利用线程。并且任务提供了更多的控制操作。

  • 实现了控制任务执行顺序

  • 实现父子任务

  • 实现了任务的取消操作

  • 实现了进度报告

  • 实现了返回值

  • 实现了随时查看任务状态

任务的执行默认是由任务调度器来实现的(任务调用器使这些任务并行执行)。任务的执行和线程不是一一对应的。有可能会是几个任务在同一个线程上运行，充分利用了线程，避免一些短时间的操作单独跑在一个线程里。所以任务更适合CPU密集型操作。

Task 启动

任务可以赋值立即运行，也可以先由构造函数赋值，之后再调用。

//启用线程池中的线程异步执行
 Task t1 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                Console.WriteLine("Task启动...");
            });//启用线程池中的线程异步执行
 Task t2 = Task.Run(() =>
            {
                Console.WriteLine("Task启动...");
            });

 Task t3 = new Task(() =>
            {
                Console.WriteLine("Task启动...");
            });
 t3.Start();//启用线程池中的线程异步执行
 t3.RunSynchronously();//任务同步执行

Task 等待任务结果，处理结果

 Task t1 = Task.Run(() =>
            {
                Console.WriteLine("Task启动...");
            });
 Task t2 = Task.Run(() =>
            {
                Console.WriteLine("Task启动...");
            }); //调用WaitAll() ，会阻塞调用线程，等待任务执行完成 ,这时异步也没有意义了          
 Task.WaitAll(new Task[] { t1, t2 });
 Console.WriteLine("Task完成..."); //调用ContinueWith，等待任务完成，触发下一个任务，这个任务可当作任务完成时触发的回调函数。
 //为了获取结果，同时不阻塞调用线程，建议使用ContinueWith，在任务完成后，接着执行一个处理结果的任务。t1.ContinueWith((t) =>
{
    Console.WriteLine("Task完成...");
});
t2.ContinueWith((t) =>
{
    Console.WriteLine("Task完成...");
});//调用GetAwaiter()方法，获取任务的等待者，调用OnCompleted事件，当任务完成时触发//调用OnCompleted事件也不会阻塞线程t1.GetAwaiter().OnCompleted(() =>
{
    Console.WriteLine("Task完成...");
});
t2.GetAwaiter().OnCompleted(() =>
{
    Console.WriteLine("Task完成...");
});

Task 任务取消

//实例化一个取消实例var source = new CancellationTokenSource();var token = source.Token;

Task t1 = Task.Run(() =>
{
    Thread.Sleep(2000);    //判断是否任务取消
    if (token.IsCancellationRequested)
    {        //token.ThrowIfCancellationRequested();
        Console.WriteLine("任务已取消");
    }
    Thread.Sleep(500);    //token传递给任务}, token);

Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine(t1.Status);//取消该任务source.Cancel();
Console.WriteLine(t1.Status);

Task 返回值

Task<string> t1 = Task.Run(() => TaskMethod("hello"));
t1.Wait();
Console.WriteLine(t1.Result);public string TaskMethod(string str){    return str + " from task method";
}

Task异步操作，需要注意的一点就是调用Waitxxx方法，会阻塞调用线程。

async await 异步

首先要明确一点的就是async await 不会创建线程。并且他们是一对关键字，必须成对的出现。

如果await的表达式没有创建新的线程，那么一个异步操作就是在调用线程的时间片上执行，否则就是在另一个线程上执行。

async Task MethodAsync(){
    Console.WriteLine("异步执行");    await Task.Delay(4000); 
    Console.WriteLine("异步执行结束");
}

一个异步方法必须有async修饰，且方法名以Async结尾。异步方法体至少包含一个await表达式。await 可以看作是一个挂起异步方法的一个点，且同时把控制权返回给调用者。异步方法的返回值必须是Task或者Task<T>。即如果方法没有返回值那就用Task表示，如果有一个string类型的返回值，就用Task泛型Task<string>修饰。

异步方法执行流程：

  1. 主线程调用MethodAsync方法，并等待方法执行结束

  2. 异步方法开始执行，输出“异步执行”

  3. 异步方法执行到await关键字，此时MethodAsync方法挂起，等待await表达式执行完毕，同时将控制权返回给调用方主线程，主线程继续执行。

  4. 执行Task.Delay方法，同时主线程继续执行之后的方法。

  5. Task.Delay结束，await表达式结束，MehtodAsync执行await表达式之后的语句，输出“异步执行结束”。

我们可能想当然的认为Task.Delay会阻塞执行线程，就跟Thread.Sleep一样。其实他们是不一样的。Task.Delay创建一个将在设置时间后执行的任务。就相当于一个定时器，多少时间后再执行操作。不会阻塞执行线程。

当我们在异步线程中调用Sleep的时候，只会阻塞异步线程。不会阻塞到主线程。

async Task Method2Async(){
    Console.WriteLine("await执行前..."+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);    await Task.Run(() =>
    {
        Console.WriteLine("await执行..." + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        Thread.Sleep(5000);
        Console.WriteLine("await执行结束..." + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        
    });
    Console.WriteLine("await之后执行..."+ Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}//输出：//await执行前...9//await执行...12//await之后执行...9//await执行结束...12

上面的异步方法，Task创建了一个线程池线程，Thread.Sleep执行在线程池线程中。