C# 異步編程的幾種方式

在異步程序中，程序代碼不需要嚴格按照編寫時的順序執行

為了改善代碼性能，有時候需要在一個新的線程中運行一部分代碼

有時候無需創建新的線程，但為了更好的利用單個線程的能力，需要改變代碼的執行順序

也就是說：

異步編程賦予代碼非順序執行的能力，讓程序能夠在部分耗時操作的同時，干其他的事情

一、通過委托實現異步

如果委托對象在調用列表中只有一個方法（引用方法），它就可以異步執行這個方法

委托類有 BeginInvoke，EndInvoke 方法，可以用以下方式使用：

• 當調用 BeginInvoke 方法時，它開始在一個獨立線程上執行引用方法，並立即返回到原始線程；原始線程可以繼續運行，而引用方法會在線程池大的線程中並行執行

• 當程序希望獲取已完成的異步方法的結果時，可以檢查 BeginInvoke 返回的 IAsyncResult 的 IsCompleted 屬性，或者調用 EndInvoke 方法等待委托的完成

使用這一過程有三種標准模式，區別在於：原始線程如何知道發起的線程已經完成

• 一直等待到完成模式（wait until done）：

　　原始線程發起異步方法並做了一些其他處理后，原始線程中斷並等待異步方法完成后再繼續

• 輪詢模式（polling）：

　　原始線程定期檢查發起的異步方法線程是否完成，如果沒有則繼續做其他事情

• 回調模式（callback）：

　　原始線程一直執行，無需等待，當發起的線程中引用方法完成后，發起的線程就調用回調方法，調用 EndInvoke 之前處理異步方法的結果

🙌🌰：

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("===== 同步調用 =====");
            AddDel del = new AddDel(Add);
            int result = del.Invoke(11, 89);
            Console.WriteLine("計算結果：" + result);
            Console.WriteLine("繼續削鉛筆...\n");
            Console.ReadKey();

            Console.WriteLine("===== 異步調用 =====");
            IAsyncResult result_1 = del.BeginInvoke(22, 78, null, null);
            Console.WriteLine("繼續削鉛筆...");
            Console.WriteLine("計算結果：" + del.EndInvoke(result_1));
            Console.ReadKey();

            Console.WriteLine("\n===== 異步回調 =====");
            del.BeginInvoke(33, 67, new AsyncCallback(AddAsync), "AsyncState:OK");
            Console.WriteLine("繼續削鉛筆...");
            Console.ReadKey();
        }

        // 委托
        public delegate int AddDel(int a, int b);
        // 加法計算
        static int Add(int a, int b)
        {
            Console.WriteLine("開始計算：" + a + "+" + b);
            // 模擬運行時間
            Thread.Sleep(2000);
            Console.WriteLine("計算完成！");
            return a + b;
        }
        // 回調函數
        static void AddAsync(IAsyncResult ar)
        {
            AddDel del = ((AsyncResult)ar).AsyncDelegate as AddDel;
            Console.WriteLine("計算結果：" + del.EndInvoke(ar));
            Console.WriteLine(ar.AsyncState);
        }

二、通過 Task 實現異步

Task 類通常是以異步方式執行的單個操作，更適合在后台完成的一些小任務

由於 Task 對象執行的工作通常在線程池的線程上異步執行，而不是在程序主線程上同步執行

因此可以使用 Status 屬性，還可以使用 IsCancele、IsCompleted 和 IsFaulted 屬性來確認任務的狀態

大多數情況下，lambda 表達式用於指定的任務是執行的工作

🙌🌰：

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("主線程正在執行業務處理！");
            // 創建任務
            Task task = new Task(() =>
            {
                Console.WriteLine("使用Task執行異步操作：");
                for (int i = 0; i <= 10; i++)
                {
                    Console.WriteLine("操作執行：" + i * 10 + "%");
                    Thread.Sleep(100);
                }
                Console.WriteLine("Task異步操作執行完成！");
            });
            // 啟動任務,並安排到當前任務隊列線程中執行任務
            task.Start();
            Thread.Sleep(500);
            Console.WriteLine("主線程正在執行其他業務！");
            Console.ReadKey();
        }

三、通過 await/async 實現異步

C# 中的 Async 和 Await 關鍵字是異步編程的核心

通過這兩個關鍵字，可以使用 .NET Framework、.NET Core 或 Windows 運行時中的資源，輕松創建異步方法（幾乎與創建同步方法一樣輕松）

而使用 Async 關鍵字定義的異步方法簡稱為 "異步方法"

🙌🌰： 

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("主線程正在執行第一項業務！");
            AsyncTest();
            Thread.Sleep(300);
            Console.WriteLine("主線程正在執行第二項業務！");
            Thread.Sleep(300);
            Console.WriteLine("主線程正在執行第三項業務！");
            Thread.Sleep(500);
            Console.WriteLine("主線程正在執行最后一項業務！");
            Console.ReadKey();
        }

        public static async void AsyncTest()
        {
            Console.WriteLine("開始執行異步操作：");
            // await 不會開啟新的線程
            // 需要自己創建Task，才會真正的去創建線程
            //await new Program().AsyncTaskFun();
            await Task.Run(() =>
            {
                new Program().AsyncTaskFun();
            });
            Console.WriteLine("異步操作執行完成！");
        }

        public async Task<int> AsyncTaskFun()
        {
            Console.WriteLine("異步操作正在執行：");
            for (int i = 1; i <= 10; i++)
            {
                Console.WriteLine("操作執行：" + i * 10 + "%");
                Thread.Sleep(100);
            }
            return 2;
        }

四、通過 BackgroundWorker 實現異步

有時候我們需要在后台新建一個線程默默完成一項工作，過程中時不時同主線程進行通信，這就是 BackgroundWorker 的主要任務

BackgroundWorker 類允許在單獨的線程上執行某個可能導致用戶界面（UI）停止響應的耗時操作，並且想要一個響應式的UI來反應當前耗時操作的進度

🙌🌰：

    public partial class Form1 : Form
    {
        // BackgroundWorker實例
        BackgroundWorker bw = new BackgroundWorker();

        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            bw.WorkerReportsProgress = true;
            bw.WorkerSupportsCancellation = true;
            bw.ProgressChanged += new ProgressChangedEventHandler(bw_ProgressChanged);
            bw.RunWorkerCompleted += new RunWorkerCompletedEventHandler(bw_RunWorkerCompleted);
            bw.DoWork += new DoWorkEventHandler(bw_DoWork);
            progressBar1.Maximum = 100;
        }
        // 進度條變化
        private void bw_ProgressChanged(Object sender, ProgressChangedEventArgs e)
        {
            progressBar1.Value = e.ProgressPercentage;
            label1.Text = e.UserState.ToString();
            label1.Update();
        }
        // 后台任務完成
        private void bw_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
        {
            MessageBox.Show("后台操作執行完成！");
        }
        // 后台具體任務
        private void bw_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
        {
            BackgroundWorker bw = sender as BackgroundWorker;
            int num = 101;
            for (int i = 0; i < num; i++)
            {
                if (bw.CancellationPending)
                {
                    bw.ReportProgress(i, $"當前進度{i}%, 已停止！");
                    return;
                }
                bw.ReportProgress(i, $"當前進度{i}%");
                Thread.Sleep(100);
            }
            return;
        }
        // 開始按鈕
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (bw.IsBusy) return;
            bw.RunWorkerAsync();
        }
        // 停止按鈕
        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            bw.CancelAsync();
        }
    }

 

 

 

 

 

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