谈谈C#中异步编程模型的变迁


大家在编程过程中都会用到一些异步编程的情况。在C#的BCL中，很多api都提供了异步方法，初学者可能对各种不同异步方法的使用感到迷惑，本文主要为大家梳理一下异步方法的变迁以及如何使用异步方法。

BeginXXX，EndXXX模式

在.Net Framework 2.0中，最常见的方法是BeginXXX，和EndXXX这样的方法来搭配使用。这种模式可以概括为方法+回调方法模式或者称为InvokeMethod+EventHandler模式。

这种模型的基本流程是：

  1. 调用BeginXXX方法
  2. BeginXXX方法中传入一个回调方法，这个回调方法会在异步方法执行结束后被执行
  3. 调用EndXXX方法，使用EndXXX方法会阻塞当前线程，直到异步方法返回结果。

我们看一个FileStream的示例方法，在.Net 2.0中，你需要这样使用异步：


using System;

using System.IO;

using System.Text;

 

public class AsyncTest

{

    public static void Main(string[] args)

    {

        using (FileStream file = new FileStream("Test.txt", FileMode.OpenOrCreate))

        {

            var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes("Test for .net framework 2.0");

 

            IAsyncResult asyncResult = file.BeginWrite(bytes, 0, bytes.Length, callback, null);

 

            file.EndWrite(asyncResult);

        }

 

        Console.ReadLine();

    }

 

    private static void callback(IAsyncResult ar)

    {

        Console.WriteLine("Finish Write");

    }

}

XXXAsync模式

从.Net 4.0开始，微软引入了Task。由于Task本身的灵活性，也使得我们的异步编程模型更简洁。上面的例子在.Net 4.5中可以这样实现：


using System;

using System.IO;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

 

public class AsyncTest

{

    public static void Main(string[] args)

    {

        using (FileStream file = new FileStream("Test.txt", FileMode.OpenOrCreate))

        {

            var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes("Test for .net framework 4.5");

 

            var task = file.WriteAsync(bytes, 0, bytes.Length);

 

            task.Wait();

        }

 

        Console.ReadLine();

    }

}

微软在许多BCL的api中都添加了XXXAsync方法来实现新的异步模型。Task本身比回调方法灵活了许多，可以更优雅的实现回调，取消，调度等操作。关于Task的使用方式可以看我之前总结的文章link。

async和await模型

为了进一步简化异步模型，微软从Visual Studio 2012开始引入了async和await关键字。这个模型本身是基于编译器的一个语法糖，编译后会生成一个statemachine模型。这样上面例子中的写法也可以简化成：


using System;

using System.IO;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

 

public class AsyncTest

{

    public static void Main(string[] args)

    {

        TestFunc();

    }

 

    private static async void TestFunc()

    {

        using (FileStream file = new FileStream("Test.txt", FileMode.OpenOrCreate))

        {

            var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes("Test for .net framework 4.5");

            await file.WriteAsync(bytes, 0, bytes.Length);

        }

    }

}

关于异步编程模型的兼容性

如果大家注意看BCL中的类库，会发现微软并没有在最新版本的类库中对每一个BeginXXX的方法都添加了XXXAsync方法。这种情况下我们如何能让新的异步模型兼容旧的方法呢？

以NamedPipeServerStream为例，这个类库实现了一个管道的功能，微软并没有为其更新XXXAsync方法，你可以使用TaskFactory来兼容新的异步模型，你可以这样来实现：


private static void OldAsyncModel()

{

    NamedPipeServerStream pipe = new NamedPipeServerStream("customPipe", PipeDirection.InOut, -1, PipeTransmissionMode.Message, PipeOptions.Asynchronous | PipeOptions.WriteThrough);

    IAsyncResult async = pipe.BeginWaitForConnection(callback, null);

    pipe.EndWaitForConnection(async);

}

 

private static async void NewAsyncModel()

{

    NamedPipeServerStream pipe = new NamedPipeServerStream("customPipe", PipeDirection.InOut, -1, PipeTransmissionMode.Message, PipeOptions.Asynchronous | PipeOptions.WriteThrough);

 

    await Task.Factory.FromAsync(pipe.BeginWaitForConnection, pipe.EndWaitForConnection, null);

}

因此，我们可以总结为，.Net中有两种异步编程模型：

  1. 不返回Task对象的调用方法+回调方法的模型
  2. 返回Task对象的XXXAsync模型，和async，await模型

BeginXXX模型微软已经逐渐的考虑废弃，返回Task的异步编程模型目前是微软建议的方式。

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