.NET异步编程总结—-四种实现模式代码总结

".NET异步编程总结----四种实现模式代码总结"是一篇涉及异步编程的技术总结文章，对于需要使用异步编程进行开发的.NET开发人员来说，本文是一份非常有用的参考材料。下面将详细讲解这篇文章的内容和适用场景，同时提供两个相关示例。

一、适用场景

异步编程是一种可以提高程序性能、改善用户体验的编程模式。在系统需要进行高并发、高 I/O 的情况下，异步编程表现出了明显的优势。本文总结了四种异步编程实现模式，包括：使用 AsyncCallback 模式，使用 Event-based 模式，使用 TPL 模式，以及使用 async 和 await 关键字模式。这些异步编程模式各有特点，需要根据具体的场景和需求来选择。

二、代码总结

1. AsyncCallback 模式

AsyncCallback 模式是.NET早期异步编程的基础模式，核心思想是通过 AsyncCallback 回调函数来通知异步操作完成。下面是一个使用 AsyncCallback 模式的示例：

public static void DoAsyncTask(Action action, AsyncCallback callback)
{
    action.BeginInvoke(callback, null);
}

public static void Main()
{
    var task = new Action(() => Console.WriteLine("Task completed!"));
    DoAsyncTask(task, ar => Console.WriteLine("AsyncTask completed!"));
    Console.WriteLine("Main Thread end!");
}

上面的示例中，我们定义了一个 DoAsyncTask 方法，该方法接受一个 Action 类型的 action 参数和一个 AsyncCallback 类型的 callback 参数。在 DoAsyncTask 方法中，我们使用 BeginInvoke 方法启动 action 异步任务，并通过 callback 回调函数通知异步任务完成。

2. Event-based 模式

在 Event-based 模式中，我们使用事件来通知异步任务的完成。下面是一个使用 Event-based 模式的示例：

public static event EventHandler AsyncTaskCompleted;

public static void DoAsyncTask()
{
    Task.Run(() =>
    {
        //异步操作
        //...

        AsyncTaskCompleted?.Invoke(null, EventArgs.Empty);
    });
}

public static void Main()
{
    AsyncTaskCompleted += (sender, e) => Console.WriteLine("AsyncTask completed!");
    DoAsyncTask();
    Console.WriteLine("Main Thread end!");
}

在上面的示例中，我们首先定义了一个 AsyncTaskCompleted 事件，该事件用于通知异步任务的完成。然后，我们定义一个 DoAsyncTask 方法，该方法通过 Task.Run 方法启动异步任务，并在异步任务完成时触发 AsyncTaskCompleted 事件。

3. TPL 模式

TPL（Task Parallel Library）是.NET框架提供的一个用于并行执行任务的库。在 TPL 模式中，我们可以使用 Task 类来启动异步任务。下面是一个使用 TPL 的示例：

public static void DoAsyncTask()
{
    var task = Task.Run(() =>
    {
        //异步操作
        //...
    });

    task.Wait();
}

public static void Main()
{
    DoAsyncTask();
    Console.WriteLine("Main Thread end!");
}

在上面的示例中，我们在 DoAsyncTask 方法中使用 Task.Run 方法启动异步任务，并通过调用 task.Wait() 方法等待异步任务的完成。

4. async 和 await 关键字模式

async 和 await 关键字是在.NET 4.5版本中引入的语言特性，在异步编程中非常方便。下面是一个使用 async 和 await 关键字的示例：

public static async Task DoAsyncTask()
{
    await Task.Run(() =>
    {
        //异步操作
        //...
    });
}

public static async Task Main()
{
    await DoAsyncTask();
    Console.WriteLine("Main Thread end!");
}

在上面的示例中，我们定义了一个异步方法 DoAsyncTask，该方法使用 await 关键字等待异步任务完成。在 Main 方法中，我们使用 await 关键字调用并等待 DoAsyncTask 方法的完成，然后输出“Main Thread end!”。

三、示例说明

下面提供两个示例，帮助大家更好地理解异步编程模式在实际应用中的使用。

示例1：使用 async 和 await 关键字模式实现异步读取文件

public static async Task<string> ReadFileAsync(string path)
{
    using (var reader = new StreamReader(path))
    {
        return await reader.ReadToEndAsync();
    }
}

public static async Task Main()
{
    var task = ReadFileAsync("file.txt");
    Console.WriteLine("Do other work here!");
    var text = await task;
    Console.WriteLine(text);
}

在上面的示例中，我们定义了一个异步方法 ReadFileAsync，该方法使用 await 关键字等待异步读取文件的完成，并返回文件内容。在 Main 方法中，我们首先调用 ReadFileAsync 方法并在后台执行其他任务。当 ReadFileAsync 方法完成后，我们使用 await 关键字等待异步读取完成，并输出文件内容。

示例2：使用 TPL 模式在多线程中执行异步任务

public static async Task<int> GetResultAsync(int num)
{
    return await Task.Run(() => 
    {
        //模拟耗时计算
        Thread.Sleep(2000);
        return num * 2;
    });
}

public static async Task Main()
{
    var tasks = new List<Task<int>>();

    for (int i = 1; i <= 10; i++)
    {
        tasks.Add(GetResultAsync(i));
    }

    var results = await Task.WhenAll(tasks);
    Console.WriteLine(string.Join(",", results));
}

在上面的示例中，我们定义了一个 GetResultAsync 方法，该方法用于计算一个整数的两倍，需要模拟耗时计算。在 Main 方法中，我们启动了 10 个异步任务，使用 Task.WhenAll 方法等待它们全部完成，并在完成后输出计算结果。在异步任务的执行过程中，可以看到，它们会在多个工作线程中并发地执行。