C# 1.0 特性之异步委托(AP、APM)
? 前言
C# 异步委托也是属于异步编程中的一种，可以称为 Asynchronous Programming（异步编程）或者 Asynchronous Programming Model（异步编程模型），因为这是实现异步编程的模式。委托是 C#1.0 就有的特性，并且 .NET v1.0 同时也伴随有 AsyncCallback、IAsyncResult 等类/接口的出现，所以所有的 .NET 版本中都是支持的。
1. 什么是异步委托
1) 异步委托是采用异步回调的方式实现异步执行，当使用委托异步执行某个方法时，将从线程池中取出一个线程去执行该方法。
2) 当执行完成后则调用 AsyncCallback 委托指定的方法，完成异步回调。
3) 开始执行一个异步委托后，可以使用4种方式等待异步执行完成：
1. 开启异步委托后，BeginInvoke() 方法将返回一个实现了 IAsyncResult 接口的 System.Runtime.Remoting.Messaging.AsyncResult 对象。使用该对象的 AsyncWaitHandle 属性，并调用 WaitOne() 方法，该方法会阻塞当前线程，直到收到信号（异步委托方法执行完成）。
2. 调用委托对象的 EndInvoke() 方法，需要传递一个 AsyncResult 对象，该方法也用于获取异步委托的返回值，所以这种方式也会阻塞当前线程。
3. 使用 IAsyncResult.IsCompleted 属性，判断是否执行完成。该属性在异步委托方法执行完成时为 true.
4. 【推荐】使用异步回调委托的方式，当异步委托方法执行完成后调用，如果在不需要非要等到异步完成时获取返回结果的情况下，推荐使用该方式。
2. 下面分别使用这四种方式等待
首先，定义四个委托类型。
public delegate void MyDelegate1();
public delegate string MyDelegate2();
public delegate void MyDelegate3(string str);
public delegate int MyDelegate4(int num1, int num2);
1) 使用 WaitOne() 方法（匿名方法）
/// <summary>
/// 使用 WaitOne() 方法（匿名方法）。
/// </summary>
public void AsyncDelegateTest1()
{
WriteLine("AsyncDelegateTest1() 方法开始执行，线程Id：{0}", GetThreadId());
MyDelegate1 d1 = new MyDelegate1(delegate()
{
WriteLine("匿名方法开始执行，线程Id：{0}，{1}", GetThreadId(), GetTime());
Thread.Sleep(3000);
WriteLine("匿名方法结束执行，线程Id：{0}", GetThreadId());
});
IAsyncResult ar = d1.BeginInvoke(null, null);
ar.AsyncWaitHandle.WaitOne(); //这里将阻塞线程，直到收到信号（异步方法执行完成）
WriteLine("AsyncDelegateTest1() 方法结束执行，线程Id：{0}，{1}", GetThreadId(), GetTime());
}
运行以上代码：
2) 使用委托对象的 EndInvoke() 方法（匿名方法）
/// <summary>
/// 使用委托对象的 EndInvoke() 方法（匿名方法）。
/// </summary>
public void AsyncDelegateTest2()
{
WriteLine("AsyncDelegateTest2() 方法开始执行，线程Id：{0}", GetThreadId());
MyDelegate2 d2 = new MyDelegate2(delegate()
{
WriteLine("匿名方法开始执行，线程Id：{0}，{1}", GetThreadId(), GetTime());
Thread.Sleep(3000);
WriteLine("匿名方法结束执行，线程Id：{0}", GetThreadId());
return System.Reflection.MethodBase.GetCurrentMethod().Name;
});
IAsyncResult ar = d2.BeginInvoke(null, null);
string result = d2.EndInvoke(ar); //这里也将阻塞线程，直到异步方法执行完成
WriteLine("AsyncDelegateTest2() 方法结束执行，{0}，异步委托返回结果：{1}", GetTime(), result);
}
运行以上代码：
3) 使用 IAsyncResult.IsCompleted 属性（Lambda 表达式）
/// <summary>
/// 使用 IAsyncResult.IsCompleted 属性（Lambda 表达式）。
/// </summary>
public void AsyncDelegateTest3()
{
WriteLine("AsyncDelegateTest3() 方法开始执行，线程Id：{0}", GetThreadId());
MyDelegate3 d3 = new MyDelegate3((str) =>
{
WriteLine("Lambda 表达式开始执行，线程Id：{0}，{1}", GetThreadId(), GetTime());
Thread.Sleep(3000);
WriteLine("Lambda 表达式结束执行，str：{0}", str);
});
IAsyncResult ar = d3.BeginInvoke("这是一段话！", null, null);
while (!ar.IsCompleted) //标记是否完成（其实与直接调 EndInvoke() 方法没什么区别）
{ }
WriteLine("AsyncDelegateTest3() 方法结束执行，线程Id：{0},{1}", GetThreadId(), GetTime());
}
运行以上代码：
4) 【推荐】使用异步回调委托
/// <summary>
/// 【推荐】使用异步回调委托。
/// </summary>
public void AsyncDelegateTest4()
{
WriteLine("AsyncDelegateTest4() 方法开始执行，线程Id：{0}", GetThreadId());
MyDelegate4 d4 = new MyDelegate4(Add);
//这里必须将第二个参数（委托对象）传入，否则异步回调中 IAsyncResult.AsyncState 属性将为 null.
IAsyncResult ar = d4.BeginInvoke(22, 36, new AsyncCallback(AddCallback), d4);
WriteLine("AsyncDelegateTest4() 方法结束执行，线程Id：{0}", GetThreadId());
}
public int Add(int num1, int num2)
{
WriteLine("Add() 方法开始执行，线程Id：{0}，{1}", GetThreadId(), GetTime());
Thread.Sleep(3000);
WriteLine("Add() 方法结束执行，线程Id：{0}", GetThreadId());
return num1 + num2;
}
public void AddCallback(IAsyncResult ar)
{
WriteLine("AddCallback() 方法开始执行，线程Id：{0}，{1}", GetThreadId(), GetTime());
MyDelegate4 d4 = ar.AsyncState as MyDelegate4; //获取委托对象
int result = d4.EndInvoke(ar); //这里并不会阻塞
WriteLine("AddCallback() 方法结束执行，计算结果：{0}，{1}", result, GetTime());
}
运行以上代码：
3. 下面，再来看下 C# 中一些常用基于异步回调的运用
1) 模拟 Web 请求，异步读取响应流
/// <summary>
/// 异步获取网页 HTML 内容。
/// </summary>
public void AsyncGetHtmlString()
{
WriteLine("AsyncGetHtmlString() 方法开始执行，线程Id：{0}，{1}", GetThreadId(), GetTime());
WebRequest request = WebRequest.Create("http://www.cnblogs.com/abeam/");
request.BeginGetResponse(new AsyncCallback(ResponseCallback), request);
WriteLine("AsyncGetHtmlString() 方法结束执行，线程Id：{0}", GetThreadId());
}
public async void ResponseCallback(IAsyncResult ar)
{
WriteLine("ResponseCallback() 方法开始执行（此时已经获得响应），线程Id：{0}，{1}", GetThreadId(), GetTime());
WebRequest request = ar.AsyncState as WebRequest;
using (WebResponse response = request.EndGetResponse(ar))
{
using (var stream = response.GetResponseStream())
{
WriteLine("开始异步读取，线程Id：{0}，{1}", GetThreadId(), GetTime());
WriteLine("响应的 HTML 内容：");
int count, totalCount = 0;
//1. 同步读取响应流
using (var sr = new System.IO.StreamReader(stream, Encoding.UTF8))
{
char[] chars = new char[256];
while ((count = sr.Read(chars, 0, chars.Length)) > 0)
{
totalCount += count;
if (totalCount <= chars.Length) //太多屏幕容不下
{
string content = new string(chars, 0, count);
WriteLine(content);
WriteLine("同步读取流线程Id：{0}", GetThreadId());
}
}
}
WriteLine("响应的 HTML 总字符数：{0}", totalCount);
//2. 异步读取响应流
/*
* byte[] buffer = new byte[stream.Length];
* int totalCount = await stream.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length);
* 不能使用 stream.Length，因为 stream 是一种 System.Net.ConnectStream，否者将报异常：
* 未处理System.NotSupportedException
* Message: “System.NotSupportedException”类型的未经处理的异常在 mscorlib.dll 中发生
* 其他信息: 此流不支持查找操作。
*/
byte[] buffer = new byte[1024];
while ((count = await stream.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length)) > 0)
{
totalCount += count;
if (totalCount <= 1024) //太多屏幕容不下
{
string content = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
Write(content);
}
WriteLine();
Write("异步读取流线程Id：{0}", GetThreadId());
}
WriteLine();
WriteLine("响应的 HTML 总字节数：{0}", totalCount);
}
}
}
下面是两种读取方式的结果：
? 总结
1. 异步委托主要使用 BeginInvoke() 方法开启异步委托，该方法传入一个回调委托 AsyncCallback 对象。
2. BeginInvoke() 返回一个实现了 IAsyncResult 接口的对象，可以使用该对象的 AsyncWaitHandle.WaitOne() 方法和 IsCompleted 属性判断异步是否完成。
3. 同样 AsyncCallback 委托的签名也有个 IAsyncResult 参数，该委托将在异步调用完成时执行。
4. 需要获取异步委托的返回结果，都必须调用 EndInvoke() 方法。