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C#之异步编程

1 异步编程的重要性

C#5.0最重要的改进是提供了更强大的异步编程，C#5.0仅增加两个关键字Async和Await，使用异步编程，方法调用是后台运行（通常在线程和任务的帮助下），并且不会阻塞调用线程。

2 异步模式

从.net1.0开始就提供了异步特性，而且.NET Framework的许多类都实现了一个或多个异步模式（委托也实现了异步模式）。因为在WIndows From和WPF中用异步模式更新界面比较复杂，所以在2.0中提供了基于事件的异步模式。现在在4.5中推出了另外一种新的方式来实现异步编程：基于任务的异步模式。这种模式是基于4.0中新增的Task类型，和一个利用Async和Await关键字的编译器功能。

2.1 同步调用

1 WebClient wc = new WebClient(); 2 string s= wc.DownloadString( " 你的URL " );

运行该代码，程序一直在等待DownloadString的完成，在这种情况下使用异步非常有必要的。

2.2异步模式

使用异步模式是进行异步调用的方式之一，实现异步模式定义BeginXXX和EndXXX方法。如果有一个同步方法DownloadStrring,异步方法将转化成了两个方法BeginDownloadString和EndDownloadString方法。BeginXXX方法接受同步方法的所有输入的参数，并且还定义了一个AsyncCallBack参数，用于接收在异步方法执行完毕后的被调用的委托，该方法返回一个IAsyncResult，用于验证调用是否已经完成，并且一直等待，直到方法的执行完毕。EndXXX方法同步方法的所有的输出参数，并按照同步方法的返回类型来返回结果。WebClient类没有实现异步模式，但可以用HttpWebRequest来代替

 1  HttpWebRequest req =(HttpWebRequest)WebRequest.Create("你的URL"); 2             IAsyncResult result=  req.BeginGetResponse("",); 3             req.EndGetResponse();

异步模式的优势是使用委托功能就能实现异步编程，不用改变程序的行为，也不会阻塞界面的操作。

2.3基于事件的异步模式

基于事件的异步模式定义了一个带有"Aysnc"后缀的方法。异步方法完成时不是定义被调用的委托，而是定义事件。

 1 WebClient client = new WebClient(); 2             client.DownloadStringCompleted += (sender, e1) => { }; 3             client.DownloadStringAsync(new Uri("你的URL"));

基于事件的异步方式的优势是易用。

2.4基于任务的异步模式

 1 public async void Fun() 2         { 3             WebClient client = new WebClient(); 4             string s = await client.DownloadStringTaskAsync("你的URL"); 5         }

现在代码简单多了，并且没有阻塞。

3 异步编程的基础

async和await关键字只是编译器功能，编译器会用Task创建代码。

3.1创建任务

 1         static string Greeting(string name) 2         { 3             Thread.Sleep(2000); 4             return string.Format("Hello ,{0}", name); 5         } 6         static Task<string> GreetingAsync() 7         { 8             return Task.Run<string>(()=> { return Greeting(name); }); 9         }

3.2调用异步方法

可以使用Await关键字来调用返回任务的异步方法GreetingAsync,使用Await关键字需要使用Async修饰声明的方法。在完成GreetingAsync方法前该方法内的其它代码不会被执行。

 1   private async static void CallWithAsync() 2         { 3             string result = await GreetingAsync("郑隆"); 4             Console.WriteLine(result); 5         }

如果异步方法的结果不传递给变量，也可以直接在参数中使用Await关键字。

 1  private async static void CallWithAsync2() 2         { 3             Console.WriteLine(await GreetingAsync("郑隆")); 4         }

Async修饰符只能用于返回Task和void的方法。不能用于程序的入口。

3.3延续任务

Task类的ContinueWith方法定义了任务完成后将要调用的代码。

 1    private static void CallerWithContinuationTask() 2         { 3             Task<string> t1 = GreetingAsync("郑隆"); 4             t1.ContinueWith(t => { string result = t.Result; Console.WriteLine(result); }); 5         }

3.4使用多个异步方法

在一个异步方法中，可以调用不止一个异步方法。

 1  public async static void MultipleAsyncMethods() 2         { 3             string s1 = await GreetingAsync("zhenglong1"); 4             string s2 = await GreetingAsync("zhenglong2"); 5             Console.WriteLine("Finished both methods./n"+"Result 1:{0}/n Result 2:{1}",s1,s2); 6         }

Task.WhenAll组合器，可以让你等待直到两个任务都完成。

 1  public async static void MultipleAsyncMethodsWithCombinators1() 2         { 3             Task<string>  t1= GreetingAsync("zhenglong1"); 4             Task<string> t2 = GreetingAsync("zhenglong2"); 5             await Task.WhenAll(t1,t2); 6             Console.WriteLine("Finished both methods./n" + "Result 1:{0}/n Result 2:{1}", t1.Result, t2.Result); 7         }

Task的WhenAll方法是在所有传入的任务都完成了才返回Task，而WhenAny是在其中的一个任务已完成就会返回Task。

3.5转换异步模式

并非.NET Freamwork的所有的类在4.5中都引入了新的异步方法。

  1 private static Func<string, string> greetingInvoker = Greeting;  2   3         static IAsyncResult BeginGreeting(string name,AsyncCallback callback,object state)  4         {  5             return greetingInvoker.BeginInvoke(name, callback, state);  6         }  7         static string EndGreeting(IAsyncResult ar)  8         {  9            return greetingInvoker.EndInvoke(ar); 10         } 11  private async static void ConvertingAsyncPattern() 12         { 13             string s = await Task<string>.Factory.FromAsync(BeginGreeting, EndGreeting, "zhenglong", null); 14             Console.WriteLine(s); 15         }

4 错误处理

  1   public static async Task ThrowAfter(int ms,string message)  2         {  3             await Task.Delay(ms);  4             throw new Exception(message);  5         }  6   7         public static void DontHandle()  8         {  9             try 10             { 11                 ThrowAfter(200,"first"); 12             } 13             catch (Exception ex)  14             { 15                 Console.WriteLine(ex.Message);17             } 18         }

以上代码并不能捕获到异常，应为在ThrowAfter抛出异常之前DontHandle已经执行完了。

4.1 异步方法的异常处理

异步方法异常的一个较好的处理是使用关键字Await，然后将其放在try中

  1    public async static void HandleErrorOne()  2         {  3             try  4             {  5                 await ThrowAfter(200, "first");  6             }  7             catch (Exception ex)  8             {  9                 Console.WriteLine(ex.Message); 10             } 11         }

4.2 多个异步方法的异常处理

  1   public static async void StatTwoTasks()  2         {  3             try  4             {  5                 await ThrowAfter(2000,"frist");  6                 await ThrowAfter(1000, "second");  7             }  8             catch (Exception ex)  9             { 10                 Console.WriteLine(ex.Message); 11             } 12         }

如上代码并不能捕获全部的异常，原因是因为在第一个异常抛出后程序就进入了catch。解决方法

  1  public static async void StatTwoTasksParallel()  2         {  3             try  4             {  5                 Task t1 = ThrowAfter(200, "zhenglong1");  6                 Task t2 = ThrowAfter(200, "zhenglong2");  7                 await Task.WhenAll(t1,t2);  8             }  9             catch (Exception ex) 10             { 11                 Console.WriteLine(ex.Message); 12             } 13         }

4.3 AggregateException类

为了得到所有的异常信息，可以将Task.WhenAll返回的结果写到一个Task中，这个任务一直等待所有的任务完成。

  1 public static async void ShowAggregateException()  2         {  3             Task taskResult = null;  4             try  5             {  6                 Task t1 = ThrowAfter(200, "zhenglong1");  7                 Task t2 = ThrowAfter(200, "zhenglong2");  8                 await(taskResult= Task.WhenAll(t1, t2));  9             } 10             catch (Exception ex) 11             { 12                 Console.WriteLine(ex.Message); 13                 foreach (var item in taskResult.Exception.InnerExceptions) 14                 { 15                     Console.WriteLine(item.Message); 16                 } 17             } 18         }

5取消

在某种情况下，后台任务可能运行很长的时间，取消任务就非常有用了。

5.1 开始取消任务

 1 private CancellationTokenSource cts; 2         public void Cancle() 3         { 4             if (cts != null) 5                 cts.Cancel(); 6         }

CancellationTokenSource 类还支持在指定时间后才取消任务，CancelAfter方法在应该取消的任务后传入一个时间值，单位是ms.

5.2开始框架的特性任务取消

 1  public async void CancelTwo() 2         { 3             cts = new CancellationTokenSource(); 4             HttpClient hc = new HttpClient(); 5             var s=await hc.GetAsync("Url", cts.Token); 6         }