C#之异步编程

1 异步编程的重要性

　　C#5.0最重要的改进是提供了更强大的异步编程，C#5.0仅增加两个关键字Async和Await，使用异步编程，方法调用是后台运行（通常在线程和任务的帮助下），并且不会阻塞调用线程。

2 异步模式

　　从.net1.0开始就提供了异步特性，而且.NET Framework的许多类都实现了一个或多个异步模式（委托也实现了异步模式）。因为在WIndows From和WPF中用异步模式更新界面比较复杂，所以在2.0中提供了基于事件的异步模式。现在在4.5中推出了另外一种新的方式来实现异步编程：基于任务的异步模式。这种模式是基于4.0中新增的Task类型，和一个利用Async和Await关键字的编译器功能。

2.1 同步调用

WebClient wc = new WebClient(); string s= wc.DownloadString("你的URL");

　　运行该代码，程序一直在等待DownloadString的完成，在这种情况下使用异步非常有必要的。

2.2异步模式

使用异步模式是进行异步调用的方式之一，实现异步模式定义BeginXXX和EndXXX方法。如果有一个同步方法DownloadStrring,异步方法将转化成了两个方法BeginDownloadString和EndDownloadString方法。BeginXXX方法接受同步方法的所有输入的参数，并且还定义了一个AsyncCallBack参数，用于接收在异步方法执行完毕后的被调用的委托，该方法返回一个IAsyncResult，用于验证调用是否已经完成，并且一直等待，直到方法的执行完毕。EndXXX方法同步方法的所有的输出参数，并按照同步方法的返回类型来返回结果。WebClient类没有实现异步模式，但可以用HttpWebRequest来代替

HttpWebRequest req =(HttpWebRequest)WebRequest.Create("你的URL");
IAsyncResult result=  req.BeginGetResponse("",);
req.EndGetResponse();

异步模式的优势是使用委托功能就能实现异步编程，不用改变程序的行为，也不会阻塞界面的操作。

2.3基于事件的异步模式

　　基于事件的异步模式定义了一个带有"Aysnc"后缀的方法。异步方法完成时不是定义被调用的委托，而是定义事件。

WebClient client = new WebClient();
client.DownloadStringCompleted += (sender, e1) => { };
client.DownloadStringAsync(new Uri("你的URL"));

基于事件的异步方式的优势是易用。

2.4基于任务的异步模式

public async void Fun()
{
WebClient client = new WebClient();
string s = await client.DownloadStringTaskAsync("你的URL");
}

现在代码简单多了，并且没有阻塞。

3 异步编程的基础

　　async和await关键字只是编译器功能，编译器会用Task创建代码。

3.1创建任务

static string Greeting(string name)
{
Thread.Sleep(2000);
return string.Format("Hello ,{0}", name);
}
static Task<string> GreetingAsync()
{
return Task.Run<string>(()=> { return Greeting(name); });
}

3.2调用异步方法

　　可以使用Await关键字来调用返回任务的异步方法GreetingAsync,使用Await关键字需要使用Async修饰声明的方法。在完成GreetingAsync方法前该方法内的其它代码不会被执行。

private async static void CallWithAsync()
{
string result = await GreetingAsync("郑隆");
Console.WriteLine(result);
}

如果异步方法的结果不传递给变量，也可以直接在参数中使用Await关键字。

private async static void CallWithAsync2()
{
Console.WriteLine(await GreetingAsync("郑隆"));
}

Async修饰符只能用于返回Task和void的方法。不能用于程序的入口。

3.3延续任务

Task类的ContinueWith方法定义了任务完成后将要调用的代码。

private static void CallerWithContinuationTask()
{
Task<string> t1 = GreetingAsync("郑隆");
t1.ContinueWith(t => { string result = t.Result; Console.WriteLine(result); });
}

3.4使用多个异步方法

在一个异步方法中，可以调用不止一个异步方法。

public async static void MultipleAsyncMethods()
{
string s1 = await GreetingAsync("zhenglong1");
string s2 = await GreetingAsync("zhenglong2");
Console.WriteLine("Finished both methods.\n"+"Result 1:{0}\n Result 2:{1}",s1,s2);
}

Task.WhenAll组合器，可以让你等待直到两个任务都完成。

public async static void MultipleAsyncMethodsWithCombinators1()
{
Task<string>  t1= GreetingAsync("zhenglong1");
Task<string> t2 = GreetingAsync("zhenglong2");
await Task.WhenAll(t1,t2);
Console.WriteLine("Finished both methods.\n" + "Result 1:{0}\n Result 2:{1}", t1.Result, t2.Result);
}

Task的WhenAll方法是在所有传入的任务都完成了才返回Task，而WhenAny是在其中的一个任务已完成就会返回Task。

3.5转换异步模式

并非.NET Freamwork的所有的类在4.5中都引入了新的异步方法。

private static Func<string, string> greetingInvoker = Greeting;

static IAsyncResult BeginGreeting(string name,AsyncCallback callback,object state)
{
return greetingInvoker.BeginInvoke(name, callback, state);
}
static string EndGreeting(IAsyncResult ar)
{
return greetingInvoker.EndInvoke(ar);
}
private async static void ConvertingAsyncPattern()
{
string s = await Task<string>.Factory.FromAsync(BeginGreeting, EndGreeting, "zhenglong", null);
Console.WriteLine(s);
}

4 错误处理

public static async Task ThrowAfter(int ms,string message)
{
await Task.Delay(ms);
throw new Exception(message);
}

public static void DontHandle()
{
try
{
ThrowAfter(200,"first");
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);             }
}

以上代码并不能捕获到异常，应为在ThrowAfter抛出异常之前DontHandle已经执行完了。

4.1 异步方法的异常处理

异步方法异常的一个较好的处理是使用关键字Await，然后将其放在try中

public async static void HandleErrorOne()
{
try
{
await ThrowAfter(200, "first");
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
}
}

4.2 多个异步方法的异常处理

public static async void StatTwoTasks()
{
try
{
await ThrowAfter(2000,"frist");
await ThrowAfter(1000, "second");
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
}
}

如上代码并不能捕获全部的异常，原因是因为在第一个异常抛出后程序就进入了catch。解决方法

public static async void StatTwoTasksParallel()
{
try
{
Task t1 = ThrowAfter(200, "zhenglong1");
Task t2 = ThrowAfter(200, "zhenglong2");
await Task.WhenAll(t1,t2);
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
}
}

4.3 AggregateException类

为了得到所有的异常信息，可以将Task.WhenAll返回的结果写到一个Task中，这个任务一直等待所有的任务完成。

public static async void ShowAggregateException()
{
Task taskResult = null;
try
{
Task t1 = ThrowAfter(200, "zhenglong1");
Task t2 = ThrowAfter(200, "zhenglong2");
await(taskResult= Task.WhenAll(t1, t2));
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
foreach (var item in taskResult.Exception.InnerExceptions)
{
Console.WriteLine(item.Message);
}
}
}

5取消

在某种情况下，后台任务可能运行很长的时间，取消任务就非常有用了。

5.1 开始取消任务

private CancellationTokenSource cts;
public void Cancle()
{
if (cts != null)
cts.Cancel();
}

CancellationTokenSource 类还支持在指定时间后才取消任务，CancelAfter方法在应该取消的任务后传入一个时间值，单位是ms.

5.2开始框架的特性任务取消

public async void CancelTwo()
{
cts = new CancellationTokenSource();
HttpClient hc = new HttpClient();
var s=await hc.GetAsync("Url", cts.Token);
}

5.3取消自定义任务

await Task.Run(()=> { },cts.Token);

现在用户就可以取消运行时间长的任务了。