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C# 异步编程
1、什么是异步?
异步操作通常用于执行完成时间可能较长的任务,如打开大文件、连接远程计算机或查询数据库。异步操作在主应用程序线程以外的线程中执行。应用程序调用方法异步执行某个操作时,应用程序可在异步方法执行其任务时继续执行。
2、同步与异步的区别
同步(Synchronous):在执行某个操作时,应用程序必须等待该操作执行完成后才能继续执行。
异步(Asynchronous):在执行某个操作时,应用程序可在异步操作执行时继续执行。实质:异步操作,启动了新的线程,主线程与方法线程并行执行。
3、异步和多线程的区别
我们已经知道,异步的实质是开启了新的线程。它与多线程的区别是什么呢?
简单的说就是:异步线程是由线程池负责管理,而多线程,我们可以自己控制,当然在多线程中我们也可以使用线程池。
就拿网络扒虫而言,如果使用异步模式去实现,它使用线程池进行管理。异步操作执行时,会将操作丢给线程池中的某个工作线程来完成。当开始 I/O 操作的时 候,异步会将工作线程还给线程池,这意味着获取网页的工作不会再占用任何CPU 资源了。直到异步完成,即获取网页完毕,异步才会通过回调的方式通知线程 池。可见,异步模式借助于线程池,极大地节约了 CPU 的资源。
注:DMA(Direct Memory Access)直接内存存取,顾名思义DMA 功能就是让设备可以绕过处理器,直接由内存来读取资料。通过直接内存访问的数据交换几乎可以不损耗CPU 的资 源。在硬件中,硬盘、网卡、声卡、显卡等都有直接内存访问功能。异步编程模型就是让我们充分利用硬件的直接内存访问功能来释放CPU 的压力。
两者的应用场景:
计算密集型工作,采用多线程。
IO 密集型工作,采用异步机制。
4、异步应用
.NET Framework 的许多方面都支持异步编程功能,这些方面包括:
文件 IO、流 IO、套接字 IO。
网络。
远程处理信道(HTTP、TCP)和代理。 4)使用 ASP.NET 创建的 XML Web services。
ASP.NET Web 窗体。
使用 MessageQueue 类的消息队列。
.NET Framework 为异步操作提供两种设计模式: 1)使用 IAsyncResult 对象的异步操作。2)使用事件的异步操作。
IAsyncResult 设计模式允许多种编程模型,但更加复杂不易学习,可提供大多数应用程序都不要求的灵活性。可能的话,类库设计者应使用事件驱动模型实现异步方法。在某些情况下,库设计者还应实现基于 IAsyncResult 的模型。
使用 IAsyncResult 设计模式的异步操作是通过名为 Begin 操作名称和 End 操作名称的两个方法来实现的,这两个方法分别开始和结束异步操作操作名称。例如,FileStream 类提供 BeginRead 和 EndRead 方法来从文件异步读取字节。这两个方法实现了 Read 方法的异步版本。在调用 Begin 操作名称后,应用程序可以继续在调用线程上执行指令,同时异步操作在另一个线程上执行。每次调用 Begin 操作名称 时,应用程序还应调用 End 操作名称来获取操作的结果。 Begin 操作名称 方法开始异步操作操作名称并返回一个实现IAsyncResult 接口的对象。 .NET Framework 允许您异步调用任何方法。定义与您需要调用的方法具有相同签名的委托;公共语言运行库将自动为该委托定义具有 适当签名的BeginInvoke 和 EndInvoke 方法。
IAsyncResult 对象存储有关异步操作的信息。下表提供了有关异步操作的信息。
名称
名称
AsyncState AsyncWaitHandle
CompletedSynchrono
说明
获取用户定义的对象,它限定或包含关于异步操作的信息。获取用于等待异步操作完成的 WaitHandle。
获取一个值,该值指示异步操作是否同步完成。
usly
IsCompleted
获取一个值,该值指示异步操作是否已完
5、应用实例
案例 1-读取文件
通常读取文件是一个比较耗时的工作,特别是读取大文件的时候,常见的上传和下载。但是我们又不想让用户一直等待,用户同样可以进行其他操作,可以使得系统有良好的交互 性。这里我们写了同步调用和异步调用来进行比较说明。
读取文件类using System; using System.IO;
using System.Threading;
namespace AsynSample
{
class FileReader
{
/// summary
/// 缓存池
/// /summary
private byte[] Buffer { get; set; }
/// summa
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