談談c#中異步編程模型的變遷

2019-11-14 13:45:48

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供稿：網友

大家在編程過程中都會用到一些異步編程的情況。在c#的BCL中，很多api都提供了異步方法，初學者可能對各種不同異步方法的使用感到迷惑，本文主要為大家梳理一下異步方法的變遷以及如何使用異步方法。

BeginXXX，EndXXX模式

在.Net Framework 2.0中，最常見的方法是BeginXXX，和EndXXX這樣的方法來搭配使用。這種模式可以概括為方法+回調方法模式或者稱為InvokeMethod+EventHandler模式。

這種模型的基本流程是：

調用BeginXXX方法
BeginXXX方法中傳入一個回調方法，這個回調方法會在異步方法執行結束后被執行
調用EndXXX方法，使用EndXXX方法會阻塞當前線程，直到異步方法返回結果。

我們看一個FileStream的示例方法，在.Net 2.0中，你需要這樣使用異步：

using System;using System.IO;using System.Text;public class AsyncTest{    public static void Main(string[] args)    {        using (FileStream file = new FileStream("Test.txt", FileMode.OpenOrCreate))        {            var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes("Test for .net framework 2.0");            IAsyncResult asyncResult = file.BeginWrite(bytes, 0, bytes.Length, callback, null);            file.EndWrite(asyncResult);        }        Console.ReadLine();    }    PRivate static void callback(IAsyncResult ar)    {        Console.WriteLine("Finish Write");    }}

XXXAsync模式

從.Net 4.0開始，微軟引入了Task。由于Task本身的靈活性，也使得我們的異步編程模型更簡潔。上面的例子在.Net 4.5中可以這樣實現：

using System;using System.IO;using System.Text;using System.Threading.Tasks;public class AsyncTest{    public static void Main(string[] args)    {        using (FileStream file = new FileStream("Test.txt", FileMode.OpenOrCreate))        {            var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes("Test for .net framework 4.5");            var task = file.WriteAsync(bytes, 0, bytes.Length);            task.Wait();        }        Console.ReadLine();    }}

微軟在許多BCL的api中都添加了XXXAsync方法來實現新的異步模型。Task本身比回調方法靈活了許多，可以更優雅的實現回調，取消，調度等操作。關于Task的使用方式可以看我之前總結的文章link。

async和await模型

為了進一步簡化異步模型，微軟從Visual Studio 2012開始引入了async和await關鍵字。這個模型本身是基于編譯器的一個語法糖，編譯后會生成一個statemachine模型。這樣上面例子中的寫法也可以簡化成：

using System;using System.IO;using System.Text;using System.Threading.Tasks;public class AsyncTest{    public static void Main(string[] args)    {        TestFunc();    }    private static async void TestFunc()    {        using (FileStream file = new FileStream("Test.txt", FileMode.OpenOrCreate))        {            var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes("Test for .net framework 4.5");            await file.WriteAsync(bytes, 0, bytes.Length);        }    }}

關于異步編程模型的兼容性

如果大家注意看BCL中的類庫，會發現微軟并沒有在最新版本的類庫中對每一個BeginXXX的方法都添加了XXXAsync方法。這種情況下我們如何能讓新的異步模型兼容舊的方法呢？

以NamedPipeServerStream為例，這個類庫實現了一個管道的功能，微軟并沒有為其更新XXXAsync方法，你可以使用TaskFactory來兼容新的異步模型，你可以這樣來實現：

    private static void OldAsyncModel()    {        NamedPipeServerStream pipe = new NamedPipeServerStream("customPipe", PipeDirection.InOut, -1, PipeTransmissionMode.Message, PipeOptions.Asynchronous | PipeOptions.WriteThrough);        IAsyncResult async = pipe.BeginWaitForConnection(callback, null);        pipe.EndWaitForConnection(async);    }    private static async void NewAsyncModel()    {        NamedPipeServerStream pipe = new NamedPipeServerStream("customPipe", PipeDirection.InOut, -1, PipeTransmissionMode.Message, PipeOptions.Asynchronous | PipeOptions.WriteThrough);        await Task.Factory.FromAsync(pipe.BeginWaitForConnection, pipe.EndWaitForConnection, null);    }

因此，我們可以總結為，.Net中有兩種異步編程模型：