读目录
- APM
- EAP
- TAP
- 延伸思考
新进阶的程序员可能针对async、await用得较多,却对之前的异步了解非常少。本人就是此类,因此打算回顾上下异步的进化史。
本文主要是回顾async异步模式之前的异步,下篇文章还来第一分析async异步模式。
APM
APM 异步编程模型,Asynchronous Programming Model
早在C#1的早晚便生出了APM。虽然非是非常熟稔,但是小要展现了之。就是那些看似是BeginXXX和EndXXX的方,且BeginXXX返回值是IAsyncResult接口。
以正规写APM示例之前我们先给起同样段落共代码:
//1、同步方法
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
Debug.WriteLine("【Debug】线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
var request = WebRequest.Create("https://github.com/");//为了更好的演示效果,我们使用网速比较慢的外网
request.GetResponse();//发送请求
Debug.WriteLine("【Debug】线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
label1.Text = "执行完毕!";
}
【说明】为了还好之以身作则异步效果,这里我们利用winform程序来做示范。(因为winform始终犹用UI线程渲染界面,如果吃UI线程占用则会产出“假死”状态)
【效果图】
看图得知:
- 我们在实行方的时节页面出现了“假死”,拖不动了。
- 咱俩看出打印结果,方法调用前和调用后线程ID都是9(也即是同一个线程)
下面我们再来演示对应之异步方法:(BeginGetResponse、EndGetResponse所谓的APM异步模型)
private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
//1、APM 异步编程模型,Asynchronous Programming Model
//C#1[基于IAsyncResult接口实现BeginXXX和EndXXX的方法]
Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
var request = WebRequest.Create("https://github.com/");
request.BeginGetResponse(new AsyncCallback(t =>//执行完成后的回调
{
var response = request.EndGetResponse(t);
var stream = response.GetResponseStream();//获取返回数据流
using (StreamReader reader = new StreamReader(stream))
{
StringBuilder sb = new StringBuilder();
while (!reader.EndOfStream)
{
var content = reader.ReadLine();
sb.Append(content);
}
Debug.WriteLine("【Debug】" + sb.ToString().Trim().Substring(0, 100) + "...");//只取返回内容的前100个字符
Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
label1.Invoke((Action)(() => { label1.Text = "执行完毕!"; }));//这里跨线程访问UI需要做处理
}
}), null);
Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
【效果图】
扣押图得知:
- 启用异步方法并无是UI界面卡死
- 异步方法启动了另外一个ID为12之线程
上面代码执行顺序:
前面我们说了,APM的BebinXXX必须返回IAsyncResult接口。那么连下去我们解析IAsyncResult接口:
先是我们看:
真返回的是IAsyncResult接口。那IAsyncResult到底长的什么则?:
连从未想像中的那复杂嘛。我们是否好尝试这贯彻这接口,然后显示自己之异步方法为?
率先定一个类MyWebRequest,然后继续IAsyncResult:(下面是骨干的伪代码实现)
public class MyWebRequest : IAsyncResult
{
public object AsyncState
{
get { throw new NotImplementedException(); }
}
public WaitHandle AsyncWaitHandle
{
get { throw new NotImplementedException(); }
}
public bool CompletedSynchronously
{
get { throw new NotImplementedException(); }
}
public bool IsCompleted
{
get { throw new NotImplementedException(); }
}
}
然定是未可知为此的,起码也得发个存回调函数的习性吧,下面我们稍事改造下:
下一场我们好起定义APM异步模型了:(成对的Begin、End)
public IAsyncResult MyBeginXX(AsyncCallback callback)
{
var asyncResult = new MyWebRequest(callback, null);
var request = WebRequest.Create("https://github.com/");
new Thread(() => //重新启用一个线程
{
using (StreamReader sr = new StreamReader(request.GetResponse().GetResponseStream()))
{
var str = sr.ReadToEnd();
asyncResult.SetComplete(str);//设置异步结果
}
}).Start();
return asyncResult;//返回一个IAsyncResult
}
public string MyEndXX(IAsyncResult asyncResult)
{
MyWebRequest result = asyncResult as MyWebRequest;
return result.Result;
}
调用如下:
private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
{
Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
MyBeginXX(new AsyncCallback(t =>
{
var result = MyEndXX(t);
Debug.WriteLine("【Debug】" + result.Trim().Substring(0, 100) + "...");
Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}));
Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
效果图:
我们视自己实现之效应基本上跟体系提供的差不多。
- 启用异步方法并从未是UI界面卡死
- 异步方法启动了另外一个ID为11的线程
【总结】
个人认为APM异步模式就是是启用另外一个线程执行耗时任务,然后经过回调函数执行后续操作。
APM还足以经过另外方法取得值,如:
while (!asyncResult.IsCompleted)//循环,直到异步执行完成 (轮询方式)
{
Thread.Sleep(100);
}
var stream2 = request.EndGetResponse(asyncResult).GetResponseStream();
或
asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();//阻止线程,直到异步完成 (阻塞等待)
var stream2 = request.EndGetResponse(asyncResult).GetResponseStream();
上:如果是通常方法,我们呢得经过委托异步:(BeginInvoke、EndInvoke)
public void MyAction()
{
var func = new Func<string, string>(t =>
{
Thread.Sleep(2000);
return "name:" + t + DateTime.Now.ToString();
});
var asyncResult = func.BeginInvoke("张三", t =>
{
string str = func.EndInvoke(t);
Debug.WriteLine(str);
}, null);
}
EAP
EAP 基于事件的异步模式,Event-based Asynchronous Pattern
斯模式于C#2之时段光顾。
先期来拘禁个EAP的事例:
private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
{
Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
BackgroundWorker worker = new BackgroundWorker();
worker.DoWork += new DoWorkEventHandler((s1, s2) =>
{
Thread.Sleep(2000);
Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
});//注册事件来实现异步
worker.RunWorkerAsync(this);
Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
【效果图】(同样未会见阻塞UI界面)
【特征】
- 透过波的道注册回调函数
- 通过 XXXAsync方法来实行异步调用
事例十分简短,但是和APM模式相比,是勿是绝非那鲜明透明。为什么可以这样实现?事件之挂号是以涉及嘛?为什么执行RunWorkerAsync会触发注册之函数?
感到自己并且想多了…
我们试试着倒编译看看源码:
只想说,这么玩,有意思吗?
TAP
TAP 基于任务之异步模式,Task-based Asynchronous Pattern
到目前为止,我们觉得上面的APM、EAP异步模式好用吧?好像没察觉什么问题。再仔细想想…如果我们有多独异步方法要遵循先后顺序执行,并且用(在主进程)得到有返回值。
率先定义三只委托:
public Func<string, string> func1()
{
return new Func<string, string>(t =>
{
Thread.Sleep(2000);
return "name:" + t;
});
}
public Func<string, string> func2()
{
return new Func<string, string>(t =>
{
Thread.Sleep(2000);
return "age:" + t;
});
}
public Func<string, string> func3()
{
return new Func<string, string>(t =>
{
Thread.Sleep(2000);
return "sex:" + t;
});
}
然后以一定顺序执行:
public void MyAction()
{
string str1 = string.Empty, str2 = string.Empty, str3 = string.Empty;
IAsyncResult asyncResult1 = null, asyncResult2 = null, asyncResult3 = null;
asyncResult1 = func1().BeginInvoke("张三", t =>
{
str1 = func1().EndInvoke(t);
Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
asyncResult2 = func2().BeginInvoke("26", a =>
{
str2 = func2().EndInvoke(a);
Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
asyncResult3 = func3().BeginInvoke("男", s =>
{
str3 = func3().EndInvoke(s);
Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}, null);
}, null);
}, null);
asyncResult1.AsyncWaitHandle.WaitOne();
asyncResult2.AsyncWaitHandle.WaitOne();
asyncResult3.AsyncWaitHandle.WaitOne();
Debug.WriteLine(str1 + str2 + str3);
}
除外难看、难读一些好像也尚未什么 。不过真正是如此吗?
asyncResult2是null?
有鉴于此在成就第一独异步操作前从没指向asyncResult2进行赋值,asyncResult2执行异步等待的时候报那个。那么这么我们就无法控制三独异步函数,按照一定顺序执行到位后还以到回值。(理论及或者来另方式之,只是会然代码更加复杂)
毋庸置疑,现在该我们的TAP登场了。
无非待调用Task类的静态方法Run,即可轻松使用异步。
博返回值:
var task1 = Task<string>.Run(() =>
{
Thread.Sleep(1500);
Console.WriteLine("【Debug】task1 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
return "张三";
});
//其他逻辑
task1.Wait();
var value = task1.Result;//获取返回值
Console.WriteLine("【Debug】主 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
今日咱们处理方面多单异步按次序执行:
Console.WriteLine("【Debug】主 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
string str1 = string.Empty, str2 = string.Empty, str3 = string.Empty;
var task1 = Task.Run(() =>
{
Thread.Sleep(500);
str1 = "姓名:张三,";
Console.WriteLine("【Debug】task1 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}).ContinueWith(t =>
{
Thread.Sleep(500);
str2 = "年龄:25,";
Console.WriteLine("【Debug】task2 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}).ContinueWith(t =>
{
Thread.Sleep(500);
str3 = "爱好:妹子";
Console.WriteLine("【Debug】task3 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
});
Thread.Sleep(2500);//其他逻辑代码
task1.Wait();
Debug.WriteLine(str1 + str2 + str3);
Console.WriteLine("【Debug】主 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
[效果图]
咱看出,结果还取了,且是异步按顺序执行的。且代码的逻辑思路好鲜明。如果您感受还不是老大挺,那么您现象要是100只异步方法需要异步按顺序执行也?用APM的异步回调,那至少为得异步回调嵌套100不成。那代码的复杂度可想而知。
延思考
-
WaitOne就等的规律
-
异步为什么会提升性能
-
线程的应用数据及CPU的使用率有必然之关系也
题目1:WaitOne完成等的原理
在此之前,我们先来概括的垂询下大半线程信号控制AutoResetEvent类。
var _asyncWaitHandle = new AutoResetEvent(false);
_asyncWaitHandle.WaitOne();
这个代码会在 WaitOne 的地方会一直守候下。除非有另外一个线程执行 AutoResetEvent 的set方法。
var _asyncWaitHandle = new AutoResetEvent(false);
_asyncWaitHandle.Set();
_asyncWaitHandle.WaitOne();
诸如此类,到了 WaitOne 就足以一直实施下。没有产生其他等待。
现今我们本着APM 异步编程模型中之 WaitOne 等待是勿是理解了接触啊也。我们回头来落实之前从定义异步方法的异步等待。
public class MyWebRequest : IAsyncResult
{
//异步回调函数(委托)
private AsyncCallback _asyncCallback;
private AutoResetEvent _asyncWaitHandle;
public MyWebRequest(AsyncCallback asyncCallback, object state)
{
_asyncCallback = asyncCallback;
_asyncWaitHandle = new AutoResetEvent(false);
}
//设置结果
public void SetComplete(string result)
{
Result = result;
IsCompleted = true;
_asyncWaitHandle.Set();
if (_asyncCallback != null)
{
_asyncCallback(this);
}
}
//异步请求返回值
public string Result { get; set; }
//获取用户定义的对象,它限定或包含关于异步操作的信息。
public object AsyncState
{
get { throw new NotImplementedException(); }
}
// 获取用于等待异步操作完成的 System.Threading.WaitHandle。
public WaitHandle AsyncWaitHandle
{
//get { throw new NotImplementedException(); }
get { return _asyncWaitHandle; }
}
//获取一个值,该值指示异步操作是否同步完成。
public bool CompletedSynchronously
{
get { throw new NotImplementedException(); }
}
//获取一个值,该值指示异步操作是否已完成。
public bool IsCompleted
{
get;
private set;
}
}
红代码就是增创的异步等待。
【执行步骤】
题目2:异步为什么会升级性
仍同代码:
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问数据库的方法
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问FQ网站的方法
这个代码需要20秒。
如是异步:
var task = Task.Run(() =>
{
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问数据库的方法
});
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问FQ网站的方法
task.Wait();
这样就假设10秒了。这样就节约了10秒。
如果是:
var task = Task.Run(() =>
{
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问数据库的方法
});
task.Wait();
异步执行中没有耗时的代码那么这样的异步将是没有意思的。
或者:
var task = Task.Run(() =>
{
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问数据库的方法
});
task.Wait();
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问FQ网站的方法
管耗时任务在异步等待后,那这样的代码也是匪会见来总体性提升的。
还有一样种植情形:
假若是单核CPU进行高密集运算操作,那么异步也是绝非意思的。(因为运算是十分耗CPU,而网络要等待不耗CPU)
题材3:线程的采用数据与CPU的使用率有肯定的维系为
答案是否。
要么以就对做如。
情况1:
long num = 0;
while (true)
{
num += new Random().Next(-100,100);
//Thread.Sleep(100);
}
单核下,我们仅仅启动一个线程,就好叫你CPU爆满。
启航八次等,八过程CPU基本满员。
情况2:
一千差不多独线程,而CPU的使用率还是0。由此,我们沾了事先的结论,线程的应用数据与CPU的使用率没有一定的牵连。
则这样,但是也不克毫无节制的展线程。因为:
- 开一个新的线程的进程是于耗资源的。(可是使用线程池,来下滑开启新线程所耗费的资源)
- 差不多线程的切换为是索要时之。
- 每个线程占用了自然之内存保存线程上下文信息。
demo:http://pan.baidu.com/s/1slOxgnF