前言
微信群里的一個提問引發的這個問題，有同學問：C#異步有多少種實現方式？想要知道C#異步有多少種實現方式，首先我們要知道.NET提供的執行異步操作的三種模式，然后再去了解C#異步實現的方式。
.NET異步編程模式
.NET 提供了執行異步操作的三種模式：
基于任務的異步模式 (TAP) ，該模式使用單一方法表示異步操作的開始和完成。TAP 是在 .NET Framework 4 中引入的。 這是在 .NET 中進行異步編程的推薦方法。C# 中的 async 和 await 關鍵詞以及 Visual Basic 中的 Async 和 Await 運算符為 TAP 添加了語言支持。有關詳細信息，請參閱基于任務的異步模式 (TAP)。
基于事件的異步模式 (EAP)，是提供異步行為的基于事件的舊模型。這種模式需要后綴為 Async 的方法，以及一個或多個事件、事件處理程序委托類型和 EventArg 派生類型。EAP 是在 .NET Framework 2.0 中引入的。建議新開發中不再使用這種模式。有關詳細信息，請參閱基于事件的異步模式 (EAP)。
異步編程模型 (APM) 模式（也稱為 IAsyncResult 模式），這是使用 IAsyncResult 接口提供異步行為的舊模型。在這種模式下，同步操作需要 Begin 和 End 方法（例如，BeginWrite 和 EndWrite以實現異步寫入操作）。不建議新的開發使用此模式。有關詳細信息，請參閱異步編程模型 (APM)。
C#異步有四種實現方式
C# 異步有多種實現方式，可歸納為以下幾類：
1、異步方法（Async Method TAP模式）
使用async/await關鍵字實現異步編程，這是比較常用的一種異步實現方式。例如：
public async Task TestDoSomeAsync()
{
await Task.Delay(1000*10);
Console.WriteLine("Async method completed.");
}
2、任務并行庫（TPL, Task Parallel Library TAP模式）
通過 Task 和 Task<T> 類型實現異步編程，可以利用多核處理器，并發執行多個獨立的任務。例如：
public static void TestTaskParallel() { var task1 = Task.Run(() => { Console.WriteLine("Task 1 completed."); });
var task2 = Task.Run(() => { Console.WriteLine("Task 2 completed."); });
Task<int> task3 = Task.Factory.StartNew(() => { Console.WriteLine("Task 3 completed."); return 20;// 返回一個整數值 });
//等待所有任務完成 Task.WaitAll(task1, task2, task3); }
3、Asynchronous Programming Model（APM模式）
是一種經典的異步編程模式，需要手動創建回調函數，用于處理完成或錯誤的通知。可以通過 IAsyncResult 設計模式的 Begin 和 End 方法來實現，其中 Begin 方法開始異步操作，而 End 方法在異步操作完成時執行，并返回異步操作的結果。
需要注意的是，APM 模式通過 IAsyncResult 接口來存儲異步操作的狀態和結果，相對比較復雜，代碼量也較大。同時，在使用 APM 模式時，還需要手動處理回調函數和等待異步操作完成等細節工作，使得開發起來相對較為繁瑣。
class Program { static void Main(string[] args) { // 創建異步操作類實例 MyAsyncClass asyncClass = new MyAsyncClass();
// 開始異步操作 IAsyncResult result = asyncClass.BeginDoWork(null, null);
// 主線程執行其他操作 // 等待異步操作完成并獲取結果 int res = asyncClass.EndDoWork(result);
// 處理異步操作的結果 Console.WriteLine("Result: " + res);
Console.ReadLine(); } }
class MyAsyncClass { /// <summary> /// 異步執行的方法 /// </summary> /// <param name="callback">callback</param> /// <param name="state">state</param> /// <returns></returns> public IAsyncResult BeginDoWork(AsyncCallback callback, object state) { // 創建一個新的異步操作對象 MyAsyncResult result = new MyAsyncResult(state);
// 開始異步操作 Thread thread = new Thread(() => { try { // 執行一些操作 int res = 1 + 2;
// 設置異步操作的結果 result.Result = res;
// 觸發回調函數 callback?.Invoke(result); } catch (Exception ex) { // 設置異步操作的異常 result.Error = ex;
// 觸發回調函數 callback?.Invoke(result); }
}); thread.Start();
// 返回異步操作對象 return result; }
/// <summary> /// 結束異步執行的方法 /// </summary> /// <param name="result">result</param> /// <returns></returns> public int EndDoWork(IAsyncResult result) { // 將 IAsyncResult 轉換為 MyAsyncResult 類型，并等待異步操作完成 MyAsyncResult myResult = (MyAsyncResult)result; myResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();
// 在異步操作中拋出異常 if (myResult.Error != null) { throw myResult.Error; }
// 返回異步操作的結果 return myResult.Result; } }
class MyAsyncResult : IAsyncResult { public bool IsCompleted => AsyncWaitHandle.WaitOne(0); public WaitHandle AsyncWaitHandle { get; } = new ManualResetEvent(false); public object AsyncState { get; } public bool CompletedSynchronously => false;
public int Result { get; set; }
/// <summary> /// 存儲異步操作的結果或異常信息 /// </summary> public Exception Error { get; set; }
/// <summary> /// 構造函數 /// </summary> /// <param name="asyncState">asyncState</param> public MyAsyncResult(object asyncState) { AsyncState = asyncState; } }
4、Event-based Asynchronous Pattern（EAP模式）
一種已過時的異步編程模式，需要使用事件來實現異步編程。例如：
需要注意的是，EAP 模式通過事件來實現異步編程，相對于 APM 模式更加簡潔易懂，同時也避免了手動處理回調函數等細節工作。但是，EAP 模式并不支持 async/await 異步關鍵字，因此在一些特定的場景下可能不夠靈活。
public class MyAsyncClass : Component { /// <summary> /// 聲明一個委托類型，用于定義異步操作的方法簽名 /// </summary> /// <param name="arg"></param> /// <returns></returns> public delegate int MyAsyncDelegate(int arg);
/// <summary> /// 聲明一個事件，用于通知異步操作的完成 /// </summary> public event MyAsyncDelegate OperationNameCompleted;
/// <summary> /// 異步執行方法，接受一個參數 arg /// </summary> /// <param name="arg"></param> public void DoWorkAsync(int arg) { // 將異步操作放入線程池中執行 ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(DoWork), arg); }
/// <summary> /// 真正的異步操作 /// </summary> /// <param name="obj"></param> private void DoWork(object obj) { int arg = (int)obj; int res = arg + 1;
// 觸發事件，傳遞異步操作的結果 OperationNameCompleted?.Invoke(res); } }
參考文章
https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/asynchronous-programming-patterns/
該文章在 2023/5/15 21:54:14 編輯過
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