C#基础之异步调用实例教程
本文实例形式展示了C#中异步调用的实现方法,并对其原理进行了较为深入的分析,现以教程的方式分享给大家供大家参考之用。具体如下:
首先我们来看一个简单的例子:
小明在烧水,等水烧开以后,将开水灌入热水瓶,然后开始整理家务
小文在烧水,在烧水的过程中整理家务,等水烧开以后,放下手中的家务活,将开水灌入热水瓶,然后继续整理家务
这也是日常生活中很常见的情形,小文的办事效率明显要高于小明。从C#程序执行的角度考虑,小明使用的同步处理方式,而小文则使用的异步处理方式。
同步处理方式下,事务是按顺序一件一件处理的;而异步方式则是,将子操作从主操作中分离出来,主操作继续进行,子操作在完成处理的时候通知主操作。
在C#中,异步通过委托来完成。请看下面的例子:
class Program { static TimeSpan Boil() { Console.WriteLine("水壶:开始烧水..."); Thread.Sleep(6000); Console.WriteLine("水壶:水已经烧开了!"); return TimeSpan.MinValue; } delegate TimeSpan BoilingDelegate(); static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("小文:将水壶放在炉子上"); BoilingDelegate d = new BoilingDelegate(Boil); IAsyncResult result = d.BeginInvoke(BoilingFinishedCallback, null); Console.WriteLine("小文:开始整理家务..."); for (int i = 0; i < 20; i++) { Console.WriteLine("小文:整理第{0}项家务...", i + 1); Thread.Sleep(1000); } } static void BoilingFinishedCallback(IAsyncResult result) { AsyncResult asyncResult = (AsyncResult)result; BoilingDelegate del = (BoilingDelegate)asyncResult.AsyncDelegate; del.EndInvoke(result); Console.WriteLine("小文:将热水灌到热水瓶"); Console.WriteLine("小文:继续整理家务"); } }
上面的例子是一个最简单的异步调用的例子,没有对异步调用函数做任何参数传递以及返回值校验。这个例子反映了小文烧水的流程,首先小文将水壶放在炉子上,在定义好委托以后,就使用BeginInvoke方法开始异步调用,即让水壶开始烧水,于是小文便开始整理家务。水烧开后,C#的异步模型会触发由BeginInvoke方法所指定的回调函数,也就是水烧开后的处理逻辑由这个回调函数定义,此时小文将水灌入热水瓶并继续整理家务。
由此可见,在C#中实现异步调用其实并不复杂,首先创建一个异步处理函数,并针对其定义一个委托;然后在调用函数的时候,使用委托的BeginInvoke方法,指定在函数处理完成时的回调函数(如果不需要对完成事件做处理,可以给null值),并指定所需的参数(如果没有参数,也可以给null值);最后在回调函数中处理完成事件。
请注意上例回调函数中的EndInvoke调用,EndInvoke会使得调用线程阻塞,直到异步函数处理完成。显然,紧接在BeginInvoke后面的EndInvoke使用方式与同步调用等价。
EndInvoke调用的返回值也就是异步处理函数的返回值。我们把程序稍作修改,将Boil方法改成下面的形式:
static TimeSpan Boil() { DateTime begin = DateTime.Now; Console.WriteLine("水壶:开始烧水..."); Thread.Sleep(6000); Console.WriteLine("水壶:水已经烧开了!"); return DateTime.Now - begin; }
然后将BoilingFinishedCallback改成下面的形式:
static void BoilingFinishedCallback(IAsyncResult result) { AsyncResult asyncResult = (AsyncResult)result; BoilingDelegate del = (BoilingDelegate)asyncResult.AsyncDelegate; Console.WriteLine("(烧水一共用去{0}时间)", del.EndInvoke(result)); Console.WriteLine("小文:将热水灌到热水瓶"); Console.WriteLine("小文:继续整理家务"); }
那么我们就可以在EndInvoke的时候,获得由Boil异步处理函数返回的时间值。事实上,如果定义的BoilingDelegate委托存在参数列表,那么我们也可以在BeginInvoke的时候,将所需的参数传给异步处理函数。BeginInvoke/EndInvoke函数的签名与定义它们的委托签名有关。
注意:在修改后的BoilingFinishedCallback方法中,为了得到委托实例以便获取异步处理函数的返回值,我们采用了下面的转换:
AsyncResult asyncResult = (AsyncResult)result; BoilingDelegate del = (BoilingDelegate)asyncResult.AsyncDelegate;
这样才能获得调用异步处理函数的委托的实体。
.NET处理异步函数调用,事实上是通过线程来完成的。这个过程有以下几个特点:
1.异步函数由线程完成,这个线程是.NET线程池中的线程
2.通常情况下,.NET线程池拥有500个线程(当然这个数量可以设置),每当调用BeginInvoke开始异步处理时,异步处理函数就由线程池中的某个线程负责执行,而用户无法控制具体是由哪个线程负责执行
3.由于线程池中线程数量有限,因此当池中线程被完全占用时,新的调用请求将使函数不得不等待空余线程的出现。此时,程序的效率会有所影响。
为了验证这些特点,请看下面的程序:
class Program { delegate void MethodInvoker(); static void Foo() { int intAvailableThreads, intAvailableIoAsynThreds; ThreadPool.GetAvailableThreads(out intAvailableThreads, out intAvailableIoAsynThreds); string strMessage = String.Format(@"Is Thread Pool: {0}, Thread Id: {1} Free Threads {2}", Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread.ToString(), Thread.CurrentThread.GetHashCode(), intAvailableThreads); Console.WriteLine(strMessage); Thread.Sleep(10000); return; } static void CallFoo() { MethodInvoker simpleDelegate = new MethodInvoker(Foo); for (int i = 0; i < 15; i++) { simpleDelegate.BeginInvoke(null, null); } } static void Main(string[] args) { ThreadPool.SetMaxThreads(10, 10); CallFoo(); Console.ReadLine(); } }
这个程序在起始的时候将线程池中最大线程个数设置为10个,然后做15次异步调用,每个异步调用中都停留10秒钟当作处理本身所要消耗的时间。从程序的执行我们可以看到,当前10个异步调用完全开始以后,新的异步调用就会等待(注意:不是主线程在等待),直到线程池中有线程空闲出来。
希望本文所述对大家的C#程序设计有所帮助。
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