浅谈.Net异步编程的前世今生----EAP篇

前言

在上一篇博文中，我们提到了APM模型实现异步编程的模式，通过使用APM模型，可以简化.Net中编写异步程序的方式，但APM模型本身依然存在一些缺点，如无法得知操作进度，不能取消异步操作等。

针对这些缺点，微软在.Net 2.0中提出了基于事件的异步模式，简称为EAP模型。

第二个异步编程模型：EAP

概述

EAP，全称Event-based Asynchronous Pattern，基于事件的异步模式，它提供了一系列的事件声明与方法，用于实现异步模式的各个阶段。

典型的内置组件为BackgroundWorker组件，本文中我们将使用它来探寻此种模式的执行过程。

使用

我们需要创建一个窗体应用，并模拟下载实时进度显示。创建WinForm后，放入Label控件用于展示下载进度和其他信息，并加入两个Button按钮，分别为开始下载和取消下载，再放入我们的主角：BackgroundWorker组件，如图所示：

在加入这些基本组件后，我们开始这一次的编码之旅，BackgroundWorker在后台属于一个类，因此它已经内置了部分属性和事件：

这些属性中包含取消、支持进度更新、判断是否执行等，恰恰是我们在这次异步操作中需要的。于是，我们根据需求编写了以下代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

namespace BackgroundWorkerDemo
{
public partial class BackgroundWorkerForm : Form
{
public BackgroundWorkerForm()
{
InitializeComponent();
backgroundWorker1.WorkerReportsProgress = true;
backgroundWorker1.WorkerSupportsCancellation = true;
}

/// <summary>
/// 点击开始下载按钮
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void btnDownLoad_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (!backgroundWorker1.IsBusy) //判断是否正在执行异步操作
{
//backgroundWorker开始执行异步操作
backgroundWorker1.RunWorkerAsync();
}
}

/// <summary>
/// 点击取消按钮
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void btnCancel_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (backgroundWorker1.WorkerSupportsCancellation) //判断是否支持异步取消操作
{
//开始执行取消操作
backgroundWorker1.CancelAsync();
}
}

/// <summary>
/// backgroundworker异步执行事件
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void backgroundWorker1_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
System.ComponentModel.BackgroundWorker worker = sender as System.ComponentModel.BackgroundWorker;
string msg = "当前线程是否为后台线程：" + Thread.CurrentThread.IsBackground + "，是否为线程池线程：" + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread;
WriteLog("Backgroundworker日志", msg);
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
if (worker.CancellationPending)
{
e.Cancel = true;
break;
}
else
{
//模拟下载执行进度
Thread.Sleep(500);
worker.ReportProgress(i * 5);
}
}
}

/// <summary>
/// 进度报告事件
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void backgroundWorker1_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
{
lblProcess.Text = "当前下载进度为：" + e.ProgressPercentage + "%，是否为后台线程：" + Thread.CurrentThread.IsBackground + "，是否为线程池线程：" + Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread;
}

/// <summary>
/// 异步操作完成事件
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void backgroundWorker1_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
{
if (e.Cancelled) //此状态为取消
{
lblProcess.Text = "下载已经被取消";
}
else if (e.Error != null)
{
lblProcess.Text = "出现错误：" + e.Error.Message;
}
else
{
lblProcess.Text = "下载已完成";
}
}

/// <summary>
/// 记录日志
/// </summary>
/// <param name="documentName"></param>
/// <param name="msg"></param>
public void WriteLog(string documentName, string msg)
{
string errorLogFilePath = System.IO.Path.Combine(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory, "Log");
if (!System.IO.Directory.Exists(errorLogFilePath))
{
System.IO.Directory.CreateDirectory(errorLogFilePath);
}
string logFile = System.IO.Path.Combine(errorLogFilePath, documentName + "@" + DateTime.Today.ToString("yyyy-MM-dd") + ".txt");
bool writeBaseInfo = System.IO.File.Exists(logFile);
StreamWriter swLogFile = new StreamWriter(logFile, true, Encoding.Unicode);
swLogFile.WriteLine(DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss") + "\t" + msg);
swLogFile.Close();
swLogFile.Dispose();
}
}
}

在这段示例代码中，我们首先设置组件支持取消及报告进度操作属性，其次在点击开始按钮时，判断是否执行，若未执行，则执行RunWorkerAsync方法，避免多次重复执行。

在EAP模型中，执行RunWorkerAsync方法后，会触发backgroundWorker1_DoWork事件。此事件中我们放入模拟实时下载进度代码，并调用ReportProgress进行进度报告，这时backgroundWorker1_ProgressChanged事件会被触发，同时对UI进行更新操作，此段过程运行结果如下图所示：

通过结果可以看出，运行过程中已经实现了实时更新进度的功能。于此同时，根据反馈的信息我们发现，backgroundWorker1_ProgressChanged事件内部是线程安全的，在操作UI时不会出现跨线程对UI进行更新的问题。

那么BackgroundWorker内部是不是依然使用了线程池及后台线程呢？我们来一起看看在backgroundWorker1_DoWork事件中记录的日志：

通过日志我们发现，EAP与APM一样，也使用了线程池中的线程，不得不感叹一句，线程池是个伟大的发明，微软真是无所不用其极啊！

讲到这里，细心的同学会发现，我们唠叨了这么半天，似乎还少了点什么，对了，取消操作，一起来看看效果：

点击界面上的"取消下载"按钮后，会提示下载已经被取消。原因是我们在点击按钮时，首先判断了WorkerSupportsCancellation属性，看组件是否支持取消操作，随后执行CancelAsync方法进行异步取消。

由于这个过程是异步的，因此我们在backgroundWorker1_DoWork事件中不断判断CancellationPending属性，若取消则设置e.Cancel=true进行标志位标志，标志后我们可以在backgroundWorker1_RunWorkerCompleted判断是否已经取消，最后对UI进行提示输出，取消操作完成。

小结

对比APM调用委托进行异步操作的方式，EAP显得更加简洁明了，只需更少的代码即可实现更多的功能。尤其是BackgroundWorker组件，定义相应的事件后，在不同阶段根据需求编写方法即可实现异步操作、报告进度及取消等。

但是EAP模型的使用，局限性会更强，主要包括以下几点：

1、可用组件少，除了BackgroundWorker之外，仅有WebClient类支持此模型，在B/S程序中难以使用

2、只能使用预定义事件，无法手动定义回调函数，且依赖事件的执行顺序

3、内部封装较多，占用资源比APM方式多

因此在愈演愈烈的需求中，微软又对异步编程模型进行了变革，一种兼顾强大与灵活的新模型诞生了，它会是谁呢？预知后事如何，且听下回分解。

下集预告

浅谈.Net异步编程的前世今生----TPL篇