C#异步有多少种实现方式？
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admin
2023年5月15日 21:54
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前言
微信群里的一个提问引发的这个问题，有同学问：C#异步有多少种实现方式？想要知道C#异步有多少种实现方式，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*10);
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 void TestTaskParallel() { var task1 = Task.Run(() => { Console.WriteLine("Task 1 completed."); });
var task2 = Task.Run(() => { Console.WriteLine("Task 2 completed."); });
Task<int> task3 = Task.Factory.StartNew(() => { Console.WriteLine("Task 3 completed."); return 20;// 返回一个整数值 });
//等待所有任务完成 Task.WaitAll(task1, task2, task3); }
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); } }
参考文章
https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/asynchronous-programming-patterns/
该文章在 2023/5/15 21:54:14 编辑过
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