.Net組件程序設(shè)計(jì)之異步調(diào)用-創(chuàng)新互聯(lián)

.Net組件程序設(shè)計(jì)之異步調(diào)用

成都創(chuàng)新互聯(lián)是一家網(wǎng)站設(shè)計(jì)公司，集創(chuàng)意、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、軟件技術(shù)為一體的創(chuàng)意網(wǎng)站建設(shè)服務(wù)商，主營(yíng)產(chǎn)品：成都響應(yīng)式網(wǎng)站建設(shè)公司、品牌網(wǎng)站制作、成都全網(wǎng)營(yíng)銷。我們專注企業(yè)品牌在網(wǎng)站中的整體樹(shù)立，網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)的體驗(yàn)，以及在手機(jī)等移動(dòng)端的優(yōu)質(zhì)呈現(xiàn)。成都網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站設(shè)計(jì)、移動(dòng)互聯(lián)產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)、VI設(shè)計(jì)、云產(chǎn)品.運(yùn)維為核心業(yè)務(wù)。為用戶提供一站式解決方案，我們深知市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)激烈，認(rèn)真對(duì)待每位客戶，為客戶提供賞析悅目的作品，網(wǎng)站的價(jià)值服務(wù)。

說(shuō)到異步調(diào)用，在腦海中首先想到就是BeginInvoke(),在一些常用對(duì)象中我們也會(huì)常常見(jiàn)到Invoke()和BeginInvoke(), 要想讓自己的組件可以被客戶端調(diào)用或者是異步調(diào)用，這樣的設(shè)計(jì)是合理的，這也是組件異步機(jī)制當(dāng)中的一條（說(shuō)句題外話--其實(shí)大多數(shù)知識(shí)都隱藏在我們平時(shí)經(jīng)常見(jiàn)到的對(duì)象或者是代碼里，只不過(guò)是沒(méi)有去細(xì)心的發(fā)現(xiàn)）在.NET中首先就會(huì)想到使用委托來(lái)進(jìn)行異步調(diào)用，關(guān)于委托的定義在委托與事件一文中已經(jīng)大概的說(shuō)過(guò)了，文中只是對(duì)委托進(jìn)行了大概的講解，并沒(méi)有對(duì)委托的使用來(lái)說(shuō)明或者是例舉一些示例。在本篇中將會(huì)對(duì)委托進(jìn)行一個(gè)基礎(chǔ)的揭底，主要方向是異步調(diào)用。

一委托的老調(diào)重彈

 1     public class Operation 
 2     { 
 3         public int Addition(int num1, int num2) 
 4         { 
 5             return num1 + num2; 
 6         } 
 7         public int Subtraction(int num1, int num2) 
 8         { 
 9             return num1 - num2;
 10         }
 11     }

沒(méi)有必要直接使用Operation對(duì)象來(lái)進(jìn)行加減運(yùn)算，可以使用委托:

1 public delegate int OperationDelegate(int num1, int num2);
2 
3 Operation operation = new Operation();
4 OperationDelegate Additiondelegate = operation.Addition;
5 
6 int result;
7 result = Additiondelegate.Invoke(3, 4);
8 Debug.Assert(result == 7);

在使用委托進(jìn)行調(diào)用的時(shí)候，當(dāng)前線程是被阻塞的，只有當(dāng)委托執(zhí)行完畢了，才會(huì)把控制權(quán)交回到當(dāng)前線程。
不過(guò)呢，委托可以用于進(jìn)行異步調(diào)用目標(biāo)方法的，委托只是一種特定的類型，編譯器會(huì)把我們定義的各式各樣的委托編譯成
對(duì)應(yīng)的類，好比OperationDelegate委托一樣，實(shí)則是被編譯成這樣的

 1     public sealed class OperationDelegate : MulticastDelegate
 2     {
 3         public OperationDelegate(Object target, int methodPtr) { }
 4         public virtual Invoke(int num1,int num2)
 5         {
 6             ……
 7         }
 8 
 9         public virtual IAsyncResult BeginInvoke(int num1,int num2,AsyncCallback 
10 
11 callback,object asyncState)
12         {
13             ……
14         }
15 
16         public virtual int EndInvoke(IAsyncResult result)
17         {
18             ……
19         }
20     }

這里只是回顧一下委托的定義。

二異步調(diào)用編程模型

圖1

在上圖我們所見(jiàn)的有這幾個(gè)模塊， .NET線程池、異步調(diào)用請(qǐng)求隊(duì)列和一個(gè)應(yīng)用程序的主線程。
假使現(xiàn)在從任務(wù)1開(kāi)始執(zhí)行到任務(wù)2、任務(wù)3，到了任務(wù)3的時(shí)候，任務(wù)3請(qǐng)求.NET執(zhí)行異步操作，如圖2

圖2

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這個(gè)時(shí)候【任務(wù)3】已經(jīng)被送入到了【異步請(qǐng)求隊(duì)列】中，并且主線程是阻塞狀態(tài)的，再看圖3的執(zhí)行過(guò)程：

圖3

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線程池會(huì)及時(shí)的發(fā)現(xiàn)【異步請(qǐng)求隊(duì)列】中的任務(wù)，并且根據(jù)任務(wù)的信息，線程池會(huì)分配一個(gè)線程到任務(wù)所在的主線程中執(zhí)行所請(qǐng)求的任務(wù)。在異步任務(wù)執(zhí)行時(shí)，這個(gè)時(shí)候主線程才會(huì)從阻塞中撤銷，進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)，上圖中，就是開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)4。

這里要說(shuō)的就是，異步調(diào)用看起來(lái)是并行執(zhí)行的，實(shí)際剛開(kāi)始的時(shí)候還是順序的，不過(guò)這時(shí)間在實(shí)際情況中是忽略不計(jì)的，可以認(rèn)為就是并行執(zhí)行的吧。

三 BeginInvoke()、EndInvoke()

3.1 BeginInvoke()

BeginInvoke()函數(shù)定義如下：

1 public virtual IAsyncResult BeginInvoke(int num1,int num2,AsyncCallback callback,object asyncState)
2 {
3    ……
4 }

接受OperationDelegate委托定義的原始簽名的輸入?yún)?shù)，還有兩個(gè)額外參數(shù)，AsyncCallback是系統(tǒng)定義的委托，用于異步調(diào)用完成時(shí)回調(diào)所用，這里不做講解，后面會(huì)有講到，還有一個(gè)是參數(shù)是一個(gè)狀態(tài)對(duì)象，也可以認(rèn)為是容器對(duì)象，也會(huì)在后面的章節(jié)中講到。

1 Operation operation = new Operation();
2 OperationDelegate Additiondelegate = operation.Addition;
3 Additiondelegate.BeginInvoke(3, 4, null, null);

3.2 IAsyncResult接口

正如上面所看到的，BeginInvoke函數(shù)返回一個(gè)IAsyncResult類型的值，那就來(lái)看一下IAsyncResult的定義：

1     public interface IAsyncResult
2     {
3         object AsyncState { get; }
4         WaitHandle AsyncWaitHandle { get; }
5         bool CompletedSynchronously { get; }
6         bool IsCompleted { get; }
7     }

對(duì)于IAsyncResult的詳細(xì)用法稍后會(huì)有講解

看到第一節(jié)的Invoke函數(shù)執(zhí)行后，可以直接獲取到返回值，怎么這個(gè)BeginInvoke函數(shù)執(zhí)行了返回

IAsyncResult類型，返回值在哪呢？可以通過(guò)從BeginInvoke函數(shù)獲得的IAsyncResult交給EndInvoke函數(shù)來(lái)獲取返回值。

1 Operation operation = new Operation();
2 OperationDelegate Additiondelegate = operation.Addition;
3 
4 IAsyncResult asyncResult = Additiondelegate.BeginInvoke(3, 4, null, null);
5 int result = Additiondelegate.EndInvoke(asyncResult);
6 Debug.Assert(result == 7);

這里要說(shuō)幾點(diǎn)

第一.調(diào)用EndInvoke函數(shù)的時(shí)候，當(dāng)前線程是被阻塞的，它在等待BeginInvoke函數(shù)執(zhí)行完畢。

第二.雖然委托可以管理多個(gè)目標(biāo)方法，但是在異步調(diào)用中，所執(zhí)行異步調(diào)用的委托，內(nèi)部的管理列表只能有一個(gè)目標(biāo)方法，不然會(huì)報(bào) 有異常。

第三.EndInvoke()在每次異步調(diào)用操作時(shí) 只能調(diào)用一次。

第四.BeginInvoke()返回的IAsyncResult類型的實(shí)例，只能傳入它所調(diào)用BeginInvoke()委托的EndInvoke()中，不然也會(huì)報(bào)有異常。

3.3 AsyncResult

假使一個(gè)客戶端在一個(gè)代碼段或者是函數(shù)中使用BeginInvoke()，而在另一段或者是其他的函數(shù)中調(diào)用EndInvoke(),這樣客戶端是不是就要保存IAsyncResult對(duì)象，又或者一個(gè)客戶端發(fā)起異步調(diào)用，并且由另一個(gè) 客戶端來(lái)調(diào)用EndInvoke()，這不僅僅要保存IAsyncResult對(duì)象，還需要保存該委托對(duì)象，而且你還得傳送過(guò)去。還好.NET是那么的機(jī)智，有System.Runtime.Remoting.Messaging.AsyncResult類型的存在。

    public class AsyncResult : IAsyncResult, IMessageSink
    {
        #region IAsyncResult 成員
        public object AsyncState
        {
            get { throw new NotImplementedException(); }
        }
        public System.Threading.WaitHandle AsyncWaitHandle
        {
            get { throw new NotImplementedException(); }
        }
        public bool CompletedSynchronously
        {
            get { throw new NotImplementedException(); }
        }
        public bool IsCompleted
        {
            get { throw new NotImplementedException(); }
        }
        #endregion
        public bool EndInvokeCalled { get; set; }
        public virtual object AsyncDelegate { get; }

        //IMessageSink 成員
    }

看著上面有個(gè)AsyncDelegate的屬性，會(huì)不會(huì)覺(jué)得很漂亮，不錯(cuò)，它就是原始發(fā)起委托的引用，看下如何使用AsyncDelegate來(lái)使用EndInvoke()：

 1     public class OperationTest
 2     {
 3 
 4         public void Test()
 5         {
 6             Operation operation = new Operation();
 7             OperationDelegate Additiondelegate = operation.Addition;
 8             int Result;
 9             Result = GetResult(Additiondelegate.BeginInvoke(3, 4, null, null));
10         }
11 
12         private int GetResult(IAsyncResult asyncresult)
13         {
14             AsyncResult asyncResult = (AsyncResult)asyncresult;
15             OperationDelegate operationdelegate = asyncResult.AsyncDelegate as 
16 
17 OperationDelegate;
18             if (operationdelegate != null)
19             {
20                 Debug.Assert(asyncResult.EndInvokeCalled == false);//EndInvoke()是否被調(diào)用過(guò)
21                 return operationdelegate.EndInvoke(asyncResult);
22             }
23             return -1;
24         }
25     }

3.4 輪循或等待

看到這里，善于思考的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn)，還存在著一個(gè)很大的問(wèn)題，就是發(fā)起異步調(diào)用的客戶端，如何知道自己的異步函數(shù)是否執(zhí)行完畢了？或者是想等待一會(huì)，做一些其他的處理，然后再繼續(xù)等待，該怎么來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？

從BeginInvoke()返回的IAsyncResult接口有個(gè)AsyncWaitHandle屬性，它是干嗎的呢？就把它理解為消息接收器吧。

1 Operation operation = new Operation();
2 OperationDelegate Additiondelegate = operation.Addition;
3 IAsyncResult asyncResult = Additiondelegate.BeginInvoke(2, 3, null, null);
4 asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();//如果任務(wù)完成則不會(huì)阻塞 否則阻塞當(dāng)前線程
5 int Result;
6 Result = Additiondelegate.EndInvoke(asyncResult);
7 Debug.Assert(Result == 5);

代碼和3.2的幾乎相同，區(qū)別就是這段代碼保證了EndInvoke()的調(diào)用者不會(huì)被阻塞。

看一下等待一下，如果沒(méi)完成處理其他任務(wù)，回來(lái)再等待是怎么實(shí)現(xiàn)的。

 1 Operation operation = new Operation();
 2 OperationDelegate Additiondelegate = operation.Addition;
 3 IAsyncResult asyncResult = Additiondelegate.BeginInvoke(2, 3, null, null);
 4 while (asyncResult.IsCompleted == false)//判斷異步任務(wù)是否完成
 5 {
 6      asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne(10,false);//如果任務(wù)完成則不會(huì)阻塞 否則阻塞當(dāng)前線程10毫秒
 7     //這里做一些其他操作
 8 }
 9 int Result;
10 Result = Additiondelegate.EndInvoke(asyncResult);
11 Debug.Assert(Result == 5);

3.5 使用回調(diào)函數(shù)

現(xiàn)在我們要來(lái)說(shuō)說(shuō)BeginInvoke()的第三個(gè)參數(shù)了， public delegate void AsyncCallback(IAsyncResult ar);

第三個(gè)參數(shù)就是系統(tǒng)提供的一個(gè)委托類型，委托簽名也都看到了。使用回調(diào)函數(shù)的好處就是不需要去處理等待操作了，因?yàn)樵诋惒饺蝿?wù)完成的時(shí)候，會(huì)調(diào)用你傳給BeginInvoke()里AsyncCallback委托所關(guān)聯(lián)的目標(biāo)方法。

 1     public class OperationTest
 2     {
 3 
 4         public void Test()
 5         {
 6             Operation operation = new Operation();
 7             OperationDelegate Additiondelegate = operation.Addition;
 8 
 9             Additiondelegate.BeginInvoke(2, 3, new AsyncCallback(OnCallBack), null);
10         }
11 
12         private void OnCallBack(IAsyncResult asyncresult)
13         {
14             AsyncResult asyncResult = (AsyncResult)asyncresult;
15             OperationDelegate operationdelegate = asyncResult.AsyncDelegate as 
16 
17 OperationDelegate;
18             if (operationdelegate != null)
19             {
20                 Debug.Assert(asyncResult.EndInvokeCalled == false);
21                 int result=operationdelegate.EndInvoke(asyncResult);
22                 Console.WriteLine("Operation returned" + result.ToString());
23             }
24         }
25     }

這里需要說(shuō)的是在異步任務(wù)完成時(shí)，執(zhí)行的回調(diào)函數(shù)依然是在子線程當(dāng)中，并不是在主線程中執(zhí)行回調(diào)函數(shù)的。

題外話：最常見(jiàn)的就是在Winform開(kāi)發(fā)中，F(xiàn)orm中發(fā)起異步調(diào)用，然后回調(diào)函數(shù)操作Form中的控件或者是

值的時(shí)候就會(huì)報(bào)錯(cuò)，就是這個(gè)原因，因?yàn)樗鼈儾辉谝粋€(gè)線程也不在一個(gè)上下文中，基于.NET安全策略這種操作是不允許的。

END

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