C#实现异步的常用方式总结

 更新时间:2023年05月09日 08:34:45   作者:追逐时光者  
这篇文章主要为大家详细介绍了C#实现异步的几个常用方式,文中的示例代码讲解详细,具有一定的学习价值,感兴趣的小伙伴可以了解一下
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前言

微信群里的一个提问引发的这个问题,C#异步有多少种实现方式?首先想要知道C#异步有多少中实现方式,首先我们要知道.NET提供的执行异步操作的三种模式,然后再去了解C#异步实现的方式。

.NET异步编程模式

.NET 提供了执行异步操作的三种模式:

  • 基于任务的异步模式 (TAP) ,该模式使用单一方法表示异步操作的开始和完成。 TAP 是在 .NET Framework 4 中引入的。 这是在 .NET 中进行异步编程的推荐方法。 C# 中的 async 和 await 关键词以及 Visual Basic 中的 Async 和 Await 运算符为 TAP 添加了语言支持。 有关详细信息,请参阅基于任务的异步模式 (TAP)
  • 基于事件的异步模式 (EAP),是提供异步行为的基于事件的旧模型。 这种模式需要后缀为 Async 的方法,以及一个或多个事件、事件处理程序委托类型和 EventArg 派生类型。 EAP 是在 .NET Framework 2.0 中引入的。 建议新开发中不再使用这种模式。 有关详细信息,请参阅基于事件的异步模式 (EAP)
  • 异步编程模型 (APM) 模式(也称为 IAsyncResult 模式),这是使用 IAsyncResult 接口提供异步行为的旧模型。 在这种模式下,同步操作需要 Begin 和 End 方法(例如,BeginWrite 和 EndWrite以实现异步写入操作)。 不建议新的开发使用此模式。 有关详细信息,请参阅异步编程模型 (APM)

C#异步有四种实现方式

C# 异步有多种实现方式,可归纳为以下几类:

1、异步方法(Async Method TAP模式)

使用async/await关键字实现异步编程,这是比较常用的一种异步实现方式。例如:

public async Task TestDoSomeAsync()
    {
        await Task.Delay(1000);
        Console.WriteLine("Async method completed.");
    }

2、任务并行库(TPL, Task Parallel Library TAP模式

通过 Task 和 Task<T> 类型实现异步编程,可以利用多核处理器,并发执行多个独立的任务。例如:

public static async void Main(string[] args)
    {
        await Task.Run(() =>
        {
            Console.WriteLine("Test Task 1 completed.");
        });
        await Task.Run(() =>
        {
            Console.WriteLine("Test Task 2 completed.");
        });
        // 等待所有任务完成
        Task.WaitAll();
    }

3、Asynchronous Programming Model(APM模式)

是一种经典的异步编程模式,需要手动创建回调函数,用于处理完成或错误的通知。可以通过 IAsyncResult 设计模式的 Begin 和 End 方法来实现,其中 Begin 方法开始异步操作,而 End 方法在异步操作完成时执行,并返回异步操作的结果。

需要注意的是,APM 模式通过 IAsyncResult 接口来存储异步操作的状态和结果,相对比较复杂,代码量也较大。同时,在使用 APM 模式时,还需要手动处理回调函数和等待异步操作完成等细节工作,使得开发起来相对较为繁琐。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 创建异步操作类实例
            MyAsyncClass asyncClass = new MyAsyncClass();

            // 开始异步操作
            IAsyncResult result = asyncClass.BeginDoWork(null, null);

            // 主线程执行其他操作
            // 等待异步操作完成并获取结果
            int res = asyncClass.EndDoWork(result);

            // 处理异步操作的结果
            Console.WriteLine("Result: " + res);

            Console.ReadLine();
        }
    }

    class MyAsyncClass
    {
        /// <summary>
        /// 异步执行的方法
        /// </summary>
        /// <param name="callback">callback</param>
        /// <param name="state">state</param>
        /// <returns></returns>
        public IAsyncResult BeginDoWork(AsyncCallback callback, object state)
        {
            // 创建一个新的异步操作对象
            MyAsyncResult result = new MyAsyncResult(state);

            // 开始异步操作
            Thread thread = new Thread(() =>
            {
                try
                {
                    // 执行一些操作
                    int res = 1 + 2;

                    // 设置异步操作的结果
                    result.Result = res;

                    // 触发回调函数
                    callback?.Invoke(result);
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    // 设置异步操作的异常
                    result.Error = ex;

                    // 触发回调函数
                    callback?.Invoke(result);
                }

            });
            thread.Start();

            // 返回异步操作对象
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// 结束异步执行的方法
        /// </summary>
        /// <param name="result">result</param>
        /// <returns></returns>
        public int EndDoWork(IAsyncResult result)
        {
            // 将 IAsyncResult 转换为 MyAsyncResult 类型,并等待异步操作完成
            MyAsyncResult myResult = (MyAsyncResult)result;
            myResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();

            // 在异步操作中抛出异常
            if (myResult.Error != null)
            {
                throw myResult.Error;
            }

            // 返回异步操作的结果
            return myResult.Result;
        }
    }

    class MyAsyncResult : IAsyncResult
    {
        public bool IsCompleted => AsyncWaitHandle.WaitOne(0);
        public WaitHandle AsyncWaitHandle { get; } = new ManualResetEvent(false);
        public object AsyncState { get; }
        public bool CompletedSynchronously => false;

        public int Result { get; set; }

        /// <summary>
        /// 存储异步操作的结果或异常信息
        /// </summary>
        public Exception Error { get; set; }

        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        /// <param name="asyncState">asyncState</param>
        public MyAsyncResult(object asyncState)
        {
            AsyncState = asyncState;
        }
    }

4、Event-based Asynchronous Pattern(EAP模式)

一种已过时的异步编程模式,需要使用事件来实现异步编程。例如:

需要注意的是,EAP 模式通过事件来实现异步编程,相对于 APM 模式更加简洁易懂,同时也避免了手动处理回调函数等细节工作。但是,EAP 模式并不支持 async/await 异步关键字,因此在一些特定的场景下可能不够灵活。

public class MyAsyncClass : Component
    {
        /// <summary>
        /// 声明一个委托类型,用于定义异步操作的方法签名
        /// </summary>
        /// <param name="arg"></param>
        /// <returns></returns>
        public delegate int MyAsyncDelegate(int arg);

        /// <summary>
        /// 声明一个事件,用于通知异步操作的完成
        /// </summary>
        public event MyAsyncDelegate OperationNameCompleted;

        /// <summary>
        /// 异步执行方法,接受一个参数 arg
        /// </summary>
        /// <param name="arg"></param>
        public void DoWorkAsync(int arg)
        {
            // 将异步操作放入线程池中执行
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(DoWork), arg);
        }

        /// <summary>
        /// 真正的异步操作
        /// </summary>
        /// <param name="obj"></param>
        private void DoWork(object obj)
        {
            int arg = (int)obj;
            int res = arg + 1;

            // 触发事件,传递异步操作的结果
            OperationNameCompleted?.Invoke(res);
        }
    }

以上就是C#实现异步的常用方式总结的详细内容,更多关于C#异步的资料请关注程序员之家其它相关文章!

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