C#多线程和异步(三)——一些异步编程模式

时间:2023-02-13 09:04:59

一、任务并行库

  任务并行库(Task Parellel Library)是BCL中的一个类库,极大地简化了并行编程,这里以Parallel.For和Parallel.ForEach为例。在C#中for/foreach循环使用十分普遍,如果迭代不依赖与上次迭代的结果时,把迭代放在 不同的处理器上并行处理 将很大地提高运行效率,Parallel.For和Parallel.ForEach就是为这个目的而设计的。

一个栗子:

 1      static void Main(string[] args)
 2         {
 3             //Parallel.For  计算0到10的平方
 4             Parallel.For(1, 6, i =>
 5             {
 6                 Console.WriteLine("The square of {0} is {1}", i, i * i);
 7             });
 8 
 9             //Parallel.ForEach 计算每个字符串的长度
10             string[] strs = { "We", "hold", "these", "truths" };
11             Parallel.ForEach(strs, i => Console.WriteLine("{0} has {1} letters",i,i.Length));
12             Console.ReadKey();
13         }

运行结果:

C#多线程和异步(三)——一些异步编程模式

 

 二、计时器(Timer)

  计时器提供了一种 定期重复运行异步方法 的方式,当计时器到期后,系统从线程池中的线程上开启一个回调方法,把state作为参数,并开始运行。

Timer最常用的构造函数如下:

Timer(TimeCallback callback,object state,uint dueTime, uint period)

callback是一个返回值为void的委托,state为传入callback的参数,dueTime为第一次调用前的时间,period为两次调用的时间间隔

 一个栗子:

 1  class Program
 2     {
 3         int count = 0;
 4         void Run(object state)
 5         {
 6             Console.WriteLine("{0},已经调用了{1}次了", state, ++count);
 7         }
 8         static void Main(string[] args)
 9         {
10             Program p = new Program();
11             //2000毫秒后开始调用,每次间隔1000毫秒
12             Timer timer = new Timer(p.Run, "hello", 2000, 1000);
13             Console.WriteLine("Timer start");
14             
15             Console.ReadLine();
16         }
17     }

执行结果:

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 三、委托执行异步

  使用委托执行异步,使用的是引用方法,如果一个委托对象在调用列表中只有一个方法(这个方法就是引用方法),它就可以异步执行这个方法。委托类有两个方法BeginIvoke和EndInvoke。

   BeginInvoke :执行BeginInvoke方法时,会线程池中获取一个独立线程来执行引用方法,并立即返回到原始线程一个实现IAsyncResult接口的对象的引用(该对象包含了线程池中线程运行异步方法的状态),原始线程继续执行,而引用方法在线程池的线程中并行执行。

   EndInvoke  : 获取异步方法调用返回的值,并释放资源,该方法把异步方法的返回值作为自己的返回值。

委托执行异步编程的3种模式:

  等待一直到完成(wait-until-done):在发起了异步方法,原始线程执行到EndInvoke时就中断并且等异步方法完成完成后再继续。

  轮询(polling):原始线程定期检查发起的线程是否完成(通过IAsyncResult.IsCompleted属性判断),如果没有则继续进行原始线程中的任务。

  回调(callback):原始线程一直执行,无需等待或检查发起的线程是否完成,在发起的线程中的引用方法完成之后,发起线程会调用回调方法,由回调方法在调用EndInvoke之前处理异步方法的结果。

 

①等待一直到完成模式

  原始线程执行到EndInvoke,如果异步任务没有完成就一直等待

 1     delegate int MyDel(int first,int second);//委托声明
 2     class Program
 3     {
 4         static int Sum(int x, int y)
 5         {
 6             Thread.Sleep(1000);
 7             return x + y;
 8         }
 9         static void Main(string[] args)
10         {
11             MyDel del = Sum;
12             //调用异步操作(第三个参数是回调函数,第四个参数是额外的值)
13             IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(3, 5, null, null);
14             
15             //doSomehing...
16             
17             //☆☆☆  执行EndInvoke,如果引用方法Sum没有执行完成,主线程就等待其完成
18             int result = del.EndInvoke(iar);
19             Console.WriteLine(result);
20         }
21     }

 ②轮询模式

  定期查询任务是否完成:

 1     delegate int MyDel(int first,int second);//委托声明
 2     class Program
 3     {
 4         static int Sum(int x, int y)
 5         {
 6             Thread.Sleep(1000);
 7             return x + y;
 8         }
 9         static void Main(string[] args)
10         {
11             MyDel del = Sum;
12             IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(3, 5, null, null);
13             
14             //☆☆☆ 通过iar.IsCompleted定期查询完成状态
15             while (!iar.IsCompleted)//IsCompleted表示调用的异步操作是否完成
16             {
17                 //doSomething
18                 Thread.Sleep(300);
19                 Console.WriteLine("no done");
20             }
21             int result = del.EndInvoke(iar);
22             Console.WriteLine(result);
23             Console.ReadKey();
24         }
25     }

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③回调模式

原始线程执行委托的BeginInvoke后就不管新线程的事了,委托中的引用方法执行完成后,在回调函数中获取结果并处理,执行委托的EndInvoke方法

 1     delegate int MyDel(int first,int second);//委托声明
 2     class Program
 3     {
 4         static int Sum(int x, int y)
 5         {
 6             Thread.Sleep(1000);
 7             return x + y;
 8         }
 9         
10         //回调方法的签名和返回值类型必须和AsyncCallBack委托类型一致
11         //输入参数为IAsyncResult,返回值是Void类型
12        static void CallWhenDone(IAsyncResult iar){
13            AsyncResult ar = (AsyncResult)iar;
14            MyDel del = (MyDel)ar.AsyncDelegate;
15            int result = del.EndInvoke(iar);
16            Console.WriteLine("回调函数执行EndInvoke");
17            Console.WriteLine("result:{0}", result);
18            Console.WriteLine("回调函数完成");
19         }     
20         
21         static void Main(string[] args)
22         {
23             MyDel del = Sum;
24             //执行BeginInvoke方法后原始线程就不用管了,在自定义的回调函数(CallWhenDone)中执行EndInvoke方法
25             IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(3, 5, CallWhenDone, null);
26             Console.WriteLine("开启新线程,异步任务完成后执行回调函数");
27             //doSomething
28             Console.WriteLine("回调执行不阻塞原始线程");
29             Console.ReadKey();
30         }
31     }

执行结果:

C#多线程和异步(三)——一些异步编程模式

还有一些其他的异步编程模式如BackgroundWorker,注意的地方:async/await是默认都是在主线程中完成的,而Timer/任务并行/BackgroundWorker是开启了一个新线程实现异步的。