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首先这是转载文章,自己还没有完全学会,保存下来后续学习。 走进异步编程的世界 - 剖析异步方法(上)序这是上篇《走进异步编程的世界 - 开始接触 async/await 异步编程》(入门)的第二章内容,主要是与大家共同深入探讨下异步方法。 本文要求了解委托的使用。
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介绍异步方法异步方法:在执行完成前立即返回调用方法,在调用方法继续执行的过程中完成任务。 语法分析: (1)关键字:方法头使用 async 修饰。 (2)要求:包含 N(N>0) 个 await 表达式(不存在 await 表达式的话 IDE 会发出警告),表示需要异步执行的任务。【备注】感谢 czcz1024 的修正与补充:没有的话,就和普通方法一样执行了。 (3)返回类型:只能返回 3 种类型(void、Task 和 Task<T>)。Task 和 Task<T> 标识返回的对象会在将来完成工作,表示调用方法和异步方法可以继续执行。 (4)参数:数量不限。但不能使用 out 和 ref 关键字。 (5)命名约定:方法后缀名应以 Async 结尾。 (6)其它:匿名方法和 Lambda 表达式也可以作为异步对象;async 是一个上下文关键字;关键字 async 必须在返回类型前。
图1 异步方法的简单结构图 关于 async 关键字: ①在返回类型之前包含 async 关键字 ②它只是标识该方法包含一个或多个 await 表达式,即,它本身不创建异步操作。 ③它是上下文关键字,即可作为变量名。
现在先来简单分析一下这三种返回值类型:void、Task 和 Task<T> (1)Task<T>:调用方法要从调用中获取一个 T 类型的值,异步方法的返回类型就必须是Task<T>。调用方法从 Task 的 Result 属性获取的就是 T 类型的值。 1 private static void Main(string[] args) 2 { 3 Task<int> t = Calculator.AddAsync(1, 2); 4 5 //一直在干活 6 7 Console.WriteLine($"result: {t.Result}"); 8 9 Console.Read(); 10 } Program.cs 1 internal class Calculator 2 { 3 private static int Add(int n, int m) 4 { 5 return n + m; 6 } 7 8 public static async Task<int> AddAsync(int n, int m) 9 { 10 int val = await Task.Run(() => Add(n, m)); 11 12 return val; 13 } 14 } View Code 图2 图3
(2)Task:调用方法不需要从异步方法中取返回值,但是希望检查异步方法的状态,那么可以选择可以返回 Task 类型的对象。不过,就算异步方法中包含 return 语句,也不会返回任何东西。 1 private static void Main(string[] args) 2 { 3 Task t = Calculator.AddAsync(1, 2); 4 5 //一直在干活 6 7 t.Wait(); 8 Console.WriteLine("AddAsync 方法执行完成"); 9 10 Console.Read(); 11 } Program.cs 1 internal class Calculator 2 { 3 private static int Add(int n, int m) 4 { 5 return n + m; 6 } 7 8 public static async Task AddAsync(int n, int m) 9 { 10 int val = await Task.Run(() => Add(n, m)); 11 Console.WriteLine($"Result: {val}"); 12 } 13 } View Code
图4 图5
(3)void:调用方法执行异步方法,但又不需要做进一步的交互。 1 private static void Main(string[] args) 2 { 3 Calculator.AddAsync(1, 2); 4 5 //一直在干活 6 7 Thread.Sleep(1000); //挂起1秒钟 8 Console.WriteLine("AddAsync 方法执行完成"); 9 10 Console.Read(); 11 } Program.cs 1 internal class Calculator 2 { 3 private static int Add(int n, int m) 4 { 5 return n + m; 6 } 7 8 public static async void AddAsync(int n, int m) 9 { 10 int val = await Task.Run(() => Add(n, m)); 11 Console.WriteLine($"Result: {val}"); 12 } 13 } Calculator.cs 图6 图7
一、控制流异步方法的结构可拆分成三个不同的区域: (1)表达式之前的部分:从方法头到第一个 await 表达式之间的所有代码。 (2)await 表达式:将被异步执行的代码。 (3)表达式之后的部分:await 表达式的后续部分。
图1-1
该异步方法执行流程:从await表达式之前的地方开始,同步执行到第一个 await,标识着第一部分执行结束,一般来说此时 await 工作还没完成。当await 任务完成后,该方法将继续同步执行后续部分。在执行的后续部分中,如果依然存在 await,就重复上述过程。 当到达 await 表达式时,线程将从异步方法返回到调用方法。如果异步方法的返回类型为 Task 或 Task<T>,会创建一个 Task 对象,标识需要异步完成的任务,然后将 Task 返回来调用方法。
图1-2 异步方法的控制流: ①异步执行 await 表达式的空闲任务。 ②await 表达式执行完成,继续执行后续部分。如再遇到 await 表达式,按相同情况进行处理。 ③到达末尾或遇到 return 语句时,根据返回类型可以分三种情况: a.void:退出控制流。 b.Task:设置 Task 的属性并退出。 c.Task<T>:设置 Task 的属性和返回值(Result 属性)并退出。 ④同时,调用方法将继续执行,从异步方法获取 Task 对象。需要值的时候,会暂停等到 Task 对象的 Result 属性被赋值才会继续执行。
【难点】 ①第一次遇到 await 所返回对象的类型。这个返回类型就是同步方法头的返回类型,跟 await 表达式的返回值没有关系。 ②到达异步方法的末尾或遇到 return 语句,它并没有真正的返回一个值,而是退出了该方法。
二、await 表达式await 表达式指定了一个异步执行的任务。默认情况,该任务在当前线程异步执行。 每一个任务就是一个 awaitable 类的实例。awaitable 类型指包含 GetAwaiter() 方法的类型。 实际上,你并不需要构建自己的 awaitable,一般只需要使用 Task 类,它就是 awaitable。 最简单的方式是在方法中使用 Task.Run() 来创建一个 Task。【注意】它是在不同的线程上执行方法。
让我们一起来看看示例。 1 internal class Program 2 { 3 private static void Main(string[] args) 4 { 5 var t = Do.GetGuidAsync(); 6 t.Wait(); 7 8 Console.Read(); 9 } 10 11 12 private class Do 13 { 14 /// <summary> 15 /// 获取 Guid 16 /// </summary> 17 /// <returns></returns> 18 private static Guid GetGuid() //与Func<Guid> 兼容 19 { 20 return Guid.NewGuid(); 21 } 22 23 /// <summary> 24 /// 异步获取 Guid 25 /// </summary> 26 /// <returns></returns> 27 public static async Task GetGuidAsync() 28 { 29 var myFunc = new Func<Guid>(GetGuid); 30 var t1 = await Task.Run(myFunc); 31 32 var t2 = await Task.Run(new Func<Guid>(GetGuid)); 33 34 var t3 = await Task.Run(() => GetGuid()); 35 36 var t4 = await Task.Run(() => Guid.NewGuid()); 37 38 Console.WriteLine($"t1: {t1}"); 39 Console.WriteLine($"t2: {t2}"); 40 Console.WriteLine($"t3: {t3}"); 41 Console.WriteLine($"t4: {t4}"); 42 } 43 } 44 } View Code 图2-1 图2-2 上面 4 个 Task.Run() 都是采用了 Task Run(Func<TReturn> func) 形式来直接或间接调用 Guid.NewGuid()。
Task.Run() 支持 4 中不同的委托类型所表示的方法:Action、Func<TResult>、Func<Task> 和 Func<Task<TResult>> 1 internal class Program 2 { 3 private static void Main(string[] args) 4 { 5 var t = Do.GetGuidAsync(); 6 t.Wait(); 7 8 Console.Read(); 9 } 10 11 private class Do 12 { 13 public static async Task GetGuidAsync() 14 { 15 await Task.Run(() => { Console.WriteLine(Guid.NewGuid()); }); //Action 16 17 Console.WriteLine(await Task.Run(() => Guid.NewGuid())); //Func<TResult> 18 19 await Task.Run(() => Task.Run(() => { Console.WriteLine(Guid.NewGuid()); })); //Func<Task> 20 21 Console.WriteLine(await Task.Run(() => Task.Run(() => Guid.NewGuid()))); //Func<Task<TResult>> 22 } 23 } 24 } View Code 图2-3 Task.Run() 方法的重载
三、How 取消异步操作CancellationToken 和 CancellationTokenSource 这两个类允许你终止执行异步方法。 (1)CancellationToken 对象包含任务是否被取消的信息;如果该对象的属性 IsCancellationRequested 为 true,任务需停止操作并返回;该对象操作是不可逆的,且只能使用(修改)一次,即该对象内的 IsCancellationRequested 属性被设置后,就不能改动。 (2)CancellationTokenSource 可创建 CancellationToken 对象,调用 CancellationTokenSource 对象的 Cancel 方法,会使该对象的 CancellationToken 属性 IsCancellationRequested 设置为 true。 【注意】调用 CancellationTokenSource 对象的 Cancel 方法,并不会执行取消操作,而是会将该对象的 CancellationToken 属性 IsCancellationRequested 设置为 true。
示例 1 internal class Program 2 { 3 private static void Main(string[] args) 4 { 5 CancellationTokenSource source = new CancellationTokenSource(); 6 CancellationToken token = source.Token; 7 8 var t = Do.ExecuteAsync(token); 9 10 //Thread.Sleep(3000); //挂起 3 秒 11 //source.Cancel(); //传达取消请求 12 13 t.Wait(token); //等待任务执行完成 14 Console.WriteLine($"{nameof(token.IsCancellationRequested)}: {token.IsCancellationRequested}"); 15 16 Console.Read(); 17 } 18 19 20 } 21 22 internal class Do 23 { 24 /// <summary> 25 /// 异步执行 26 /// </summary> 27 /// <param name="token"></param> 28 /// <returns></returns> 29 public static async Task ExecuteAsync(CancellationToken token) 30 { 31 if (token.IsCancellationRequested) 32 { 33 return; 34 } 35 36 await Task.Run(() => CircleOutput(token), token); 37 } 38 39 /// <summary> 40 /// 循环输出 41 /// </summary> 42 /// <param name="token"></param> 43 private static void CircleOutput(CancellationToken token) 44 { 45 Console.WriteLine($"{nameof(CircleOutput)} 方法开始调用:"); 46 47 const int num = 5; 48 for (var i = 0; i < num; i++) 49 { 50 if (token.IsCancellationRequested) //监控 CancellationToken 51 { 52 return; 53 } 54 55 Console.WriteLine($"{i + 1}/{num} 完成"); 56 Thread.Sleep(1000); 57 } 58 } 59 } View Code 图3-1 图3-2 注释两行代码 图3-3:图3-1和图3-2的执行结果(注释两行代码) 上图是不调用 Cancel() 方法的结果图,不会取消任务的执行。
下图在 3 秒后调用 Cancel() 方法取消任务的执行: 图3-4:去掉注释
图3-5:图3-1和图3-4的执行结果(去掉注释)
小结
转自:http://www.cnblogs.com/liqingwen/p/5844095.html
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