.Net組件程序設(shè)計(jì)之異步調(diào)用
說到異步調(diào)用，在腦海中首先想到就是BeginInvoke(),在一些常用對象中我們也會常常見到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 （說句題外話--其實(shí)大多數(shù)知識都隱藏在我們平時經(jīng)常見到的對象或者是代碼里，只不過是沒有去細(xì)心的發(fā)現(xiàn)） 在.NET中首先就會想到使用委托來進(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)大概的說過了，文中只是對委托進(jìn)行了 大概的講解，并沒有對委托的使用來說明或者是例舉一些示例。 在本篇中將會對委托進(jìn)行一個基礎(chǔ)的揭底，主要方向是異步調(diào)用。
一 委托的老調(diào)重彈
重慶分公司
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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 }沒有必要直接使用Operation對象來進(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，才會把控制權(quán)交回到當(dāng)前線程。
不過呢，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，編譯器會把我們定義的各式各樣的委托編譯成
對應(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
在上圖我們所見的有這幾個模塊， .NET線程池、異步調(diào)用請求隊(duì)列和一個應(yīng)用程序的主線程。
假使現(xiàn)在從任務(wù)1開始執(zhí)行到任務(wù)2、任務(wù)3，到了任務(wù)3的時候，任務(wù)3請求.NET執(zhí)行異步操作，如圖2
圖2
這個時候【任務(wù)3】已經(jīng)被送入到了【異步請求隊(duì)列】中，并且主線程是阻塞狀態(tài)的，再看圖3的執(zhí)行過程：
圖3
線程池會及時的發(fā)現(xiàn)【異步請求隊(duì)列】中的任務(wù)，并且根據(jù)任務(wù)的信息，線程池會分配一個線程到任務(wù)所在的主線程中執(zhí)行所請求的任務(wù)。 在異步任務(wù)執(zhí)行時，這個時候主線程才會從阻塞中撤銷，進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)，上圖中，就是開始執(zhí)行任務(wù)4。
這里要說的就是，異步調(diào)用看起來是并行執(zhí)行的，實(shí)際剛開始的時候還是順序的，不過這時間在實(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)用完成時回調(diào)所用，這里不做講解，后面會有講到，還有一個是參數(shù)是一個狀態(tài)對象，也可以認(rèn)為是容器對象， 也會在后面的章節(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IAsyncResult類型的值，那就來看一下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 }對于IAsyncResult的詳細(xì)用法 稍后會有講解
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BeginInvoke函數(shù)執(zhí)行了返回
IAsyncResult類型，返回值在哪呢？ 可以通過從BeginInvoke函數(shù)獲得的IAsyncResult交給EndInvoke函數(shù)來獲取返回值。
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);
這里要說幾點(diǎn)
第一.調(diào)用EndInvoke函數(shù)的時候，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目標(biāo)方法，不然會報 有異常。
第三.EndInvoke()在每次異步調(diào)用操作時 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，不然也會報有異常。
3.3 AsyncResult
假使一個客戶端在一個代碼段或者是函數(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對象，又或者一個客戶端發(fā)起異步調(diào)用，并且由另一個 客戶端來調(diào)用EndInvoke()，這不僅僅要保存IAsyncResult對象，還需要保存該委托對象，而且你還得傳送過去。 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AsyncDelegate的屬性，會不會覺得很漂亮，不錯，它就是原始發(fā)起委托的引用，看下如何使用AsyncDelegate來使用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
21 return operationdelegate.EndInvoke(asyncResult);
22 }
23 return -1;
24 }
25 }3.4 輪循或等待
看到這里，善于思考的朋友會發(fā)現(xiàn)，還存在著一個很大的問題，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，做一些其他的處理，然后再繼續(xù)等待，該怎么來實(shí)現(xiàn)呢？
從BeginInvoke()返回的IAsyncResult接口有個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)用者不會被阻塞。
看一下等待一下，如果沒完成處理其他任務(wù)，回來再等待是怎么實(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)在我們要來說說BeginInvoke()的第三個參數(shù)了， public delegate void AsyncCallback(IAsyncResult ar);
第三個參數(shù)就是系統(tǒng)提供的一個委托類型，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)完成的時候， 會調(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 }這里需要說的是在異步任務(wù)完成時，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：最常見的就是在Winform開發(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
值的時候就會報錯， 就是這個原因，因?yàn)樗鼈儾辉谝粋€線程也不在一個上下文中，基于.NET安全策略這種操作是不允許的。
END
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