C#异步编程

异步编程

async/await特性异步编程

• 使用模型：

private await Task<int> YibuAsync(int a)//定义一个异步方法 YibuAsync await关键字指示编译器方法内部可能会存在await表达式
{
    //do something
    int b = await AnotherAsync(a);//如果只是标记了async关键字，但方法内没有await表达式，方法仍将同步执行
    return b;//b实际返回到了Task.Result中
}
Task<int> t = YibuAsync(10);//调用异步方法
//doing something

异步方法：async和await关键字同时存在。

• 控制流程：

1. 调用异步方法，调用后立即返回一个Task类型的对象。
2. 调用异步方法后执行到await表达式后返回
3. 继续执行调用者后续代码。
4. 当需要使用异步方法执行结果时，若异步方法任未返回。将生成一个continue委托，当操作完成的时候调用continue委托。这个continue委托将控制权重新返回到”async”方法对应的await唤醒点处。

• 异步方法返回类型

1. void 调用并返回，调用异步方法后不再做任何处理
2. Task
3. Task<T>
4. ValueTask<T>

• await表达式
  await表达式由await关键字和一个空闲对象组成（任务），这个任务可以是Task类型的对象，也可以不是，默认情况下，这个任务在当前线程上异步执行。空闲对象指awaitable类型的实例。awaitable类型指包含GetAwaiter方法的类型，该方法没有参数，返回一个awaiter类型的对象。awaier类型包含以下成员：
  bool IsCompleted{get;}
void OnCompleted(Action);
  以及一下成员之一：
  void GetResult();
T GetResult();
• Task.Run()方法

1. Task.Run的方法签名及返回类型

    Run(Action action)    返回类型 Task
    Run(Action action,CancellationToken token) 返回类型 Task
    Run(Func<TResult> function)    返回类型 Task<TResult>
    Run(Func<TResult> functiom,CancellationToken token) 返回类型 Task<TResult>
    Run(Func<Task> function)  返回类型 Task
    Run(Func<Task> function,CancellationToken token) 返回类型 Task
    Run(Func<Task<TResult>> function) 返回类型 Task<TResult>
    Run(Func<Task<TResult>> function,CancellationToken token) 返回类型 Task<TResult>   

注：Action委托：无参无返回值；Func委托：无参有返回值。

BackgroundWorker类异步编程模式

使用BackgroundWorker类创建一个后台线程，并和主线程通信。该类主要成员如下：

属性：WorkerReportsProgress //设置后台线程是否把它的进度汇报给主线程。
WorkerSupportsCancellation //设置后台线程是否支持从主线程取消。
IsBusy //检查后台线程是否正在运行。
CancellationPending //检查后台线程是否需要被取消。
方法：RunWorkerAsync() //获取后台线程，并执行DoWork事件处理程序
CancelAsync() //把CancellationPending属性设置为True。DoWork事件处理程序需要检查这个属性来决定是否应该停止该处理。
RePortProgress（）
事件：DoWork
ProgressChanged
RunWorkerCompleted
控制流程：实例化BackgroundWorker类，创建后台线程，设置后台线程是否向主线程汇报进度属性（WorkerReportsProgress）、后台线程是否支持从主线程取消属性（WorkerSupportsProgress）。在主线程调用RunWorkerAsync()方法，获取后台线程，并触发DOWork事件，执行Dowork事件处理程序，若要向主线程汇报进度，则DoWork事件处理程序调用ReportProgress()方法，触发ProgressChanged事件，主线程可以用附加到ProgressChanged事件上的处理程序。若要取消后台线程的执行，则在主线程中调用CancelSAsync()方法，该方法不会立即取消后台线程的执行，而是将CancellationPending的属性设置为True,后台线程的DoWork事件处理程序需要定期检查CancellationPending的属性，来判断是否需要退出。

任务并行库异步编程模式

Parallel.For循环与Parallel.Foreach循环：许多时候，在使用这两个结构时，每一次迭代都依赖于前一次迭代的计算或行为，但有时候不是，如果迭代之间彼此独立，并且程序运行在多处理机上，那么若能将不同的的迭代放在不同的处理器上进行的话，将受益匪浅。Parallel.For与Parallel.Foreach结构就是这样做的。

这两个结构的形式是包含输入参数的方法。Parallel.For方法有12个重载，其中最简单的签名如下：
public static ParallelLoopResult.For(int fromInclusive,int toExclusive,Action body);

1. fromInclusive参数是迭代系列的第一个参数。
2. ToExclusive参数是比迭代系列最后一个索引号大1的整数。即index<ToExclusive计算的一样。

• 实例代码
  using System.Threading.Tasks;
Parallel.For(0,15,i=>Console.WriteLine($"The square of {i} is {i*i}"));
  输出结果为无序的0到15的平方。

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另一个并行循环结构是Parallel.Foreach(),该方法有多个重载，其中最简单的如下：
static ParallelLoopResult ForEach<TSource>(IEnumerable<TSource> source,Action<TSource> body)

1. TSource 是集合中对象的类型。
2. source 是Tsource对象的集合。
3. body是要应用到集合中每一个元素上的Lambda表达式。

BeginInvoke与EndEInvoke异步编程模式

委托有两个方法：BeginInvoke与EndInvoke，当委托对象的方法列表中只有一个方法时，可使用这里两个方法使其在一个独立的线程中异步执行。分为三种模式，分别是等待直到完成模式、轮询模式和回掉模式。

先来介绍委托类型中的BeginInvoke与EndInvoke方法

• BeginInvoke方法

1. BeiginInvoke方法的参数组成：引用方法需要的参数、callback、state。
2. BeginInvoke从线程池中获取一个线程，并让引用方法在新线程中开始运行。
3. BeginInvoke方法返回给调用线程一个实现IAsyncResult接口的对象的引用，这个接口引用包含了在线程池中运行的异步方法的当前状态。
4. 代码示例：
   IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(a,b,null,null);
   a,b是委托方法的参数，del是对应的委托实例。

• EndInvoke方法
  该方法获取由异步方法调用返回的值，并且释放线程使用的资源：

1. 它接受一个由BeginInvoke方法返回的IAsyncResult对象的引用作为参数，并找到它关联的线程。
2. 如果线程池中的线程已经退出，则其清理退出线程的状态并释放其资源，找到引用方法的返回值，并将它作为返回值返回。
3. 如果当EndInvoke被调用时，线程池中的线程仍在运行，调用线程就会停止并等待其完成。
4. 代码示例：
   int result = EndInvoke(iar);
   result是异步方法的返回值。

• 等待直到完成模式
  在发起异步方法并做了一些其他处理后，就中断等待异步方法完成后再继续。
• 轮询模式
  原始线程发起异步方法的调用，做一些其他的处理，并通过定期检查IAsyncResult的IsCompleted属性判断线程是否完成，如果完成，则调用EndInvoke方法，否则，做一些其他处理，间隔一段时间再检查。
• 回调模式
  原始线程调用异步线程后不在管了，当异步方法调用结束后，系统在新线程中调用用户自定义的方法来处理结果，并且调用委托的EndInvoke方法。这个用户自定义的方法叫回掉方法。