1、什麼是異步？
異步操作通常用於執行完成時間可能較長的任務，如打開大文件、連接遠程 計算機或查詢數據庫。異步操作在主應用程序線程以外的線程中執行。應用程序調用方法異步執行某個 操作時，應用程序可在異步方法執行其任務時繼續執行。
2、同步與異步的區別
同步 （Synchronous）：在執行某個操作時，應用程序必須等待該操作執行完成後才能繼續執行。
異 步（Asynchronous）：在執行某個操作時，應用程序可在異步操作執行時繼續執行。實質：異步操作， 啟動了新的線程，主線程與方法線程並行執行。
3、異步和多線程的區別
我們已經知道，異步的實質是開啟了新的線程。它與多線程的區別是什麼呢？
簡單的說就是：異 步線程是由線程池負責管理，而多線程，我們可以自己控制，當然在多線程中我們也可以使用線程池。
就拿網絡扒蟲而言，如果使用異步模式去實現，它使用線程池進行管理。異步操作執行時，會將 操作丟給線程池中的某個工作線程來完成。當開始I/O操作的時候，異步會將工作線程還給線程池，這意 味著獲取網頁的工作不會再占用任何CPU資源了。直到異步完成，即獲取網頁完畢，異步才會通過回調的 方式通知線程池。可見，異步模式借助於線程池，極大地節約了CPU的資源。
注：DMA（Direct Memory Access）直接內存存取，顧名思義DMA功能就是讓設備可以繞過處理器，直接由內存來讀取資料 。通過直接內存訪問的數據交換幾乎可以不損耗CPU的資源。在硬件中，硬盤、網卡、聲卡、顯卡等都有 直接內存訪問功能。異步編程模型就是讓我們充分利用硬件的直接內存訪問功能來釋放CPU的壓力。
兩者的應用場景：
計算密集型工作，采用多線程。
IO密集型工作，采用異步機制。
4 、異步應用
.NET Framework 的許多方面都支持異步編程功能，這些方面包括：
1）文件 IO、 流 IO、套接字 IO。
2）網絡。
3）遠程處理信道（HTTP、TCP）和代理。
4）使用 ASP.NET 創 建的 XML Web services。
5）ASP.NET Web 窗體。
6）使用 MessageQueue 類的消息隊列。
.NET Framework 為異步操作提供兩種設計模式：
1）使用 IAsyncResult 對象的異步操作。
2）使用事件的異步操作。
IAsyncResult 設計模式允許多種編程模型，但更加復雜不易學習，可 提供大多數應用程序都不要求的靈活性。可能的話，類庫設計者應使用事件驅動模型實現異步方法。在 某些情況下，庫設計者還應實現基於 IAsyncResult 的模型。
使用 IAsyncResult 設計模式的 異步操作是通過名為 Begin操作名稱和End操作名稱的兩個方法來實現的，這兩個方法分別開始和結束異 步操作操作名稱。例如，FileStream 類提供 BeginRead 和 EndRead 方法來從文件異步讀取字節。這兩 個方法實現了 Read 方法的異步版本。在調用 Begin操作名稱後，應用程序可以繼續在調用線程上執行 指令，同時異步操作在另一個線程上執行。每次調用 Begin操作名稱 時，應用程序還應調用 End操作名 稱來獲取操作的結果。Begin操作名稱 方法開始異步操作操作名稱並返回一個實現 IAsyncResult 接口 的對象。 .NET Framework 允許您異步調用任何方法。定義與您需要調用的方法具有相同簽名的委托； 公共語言運行庫將自動為該委托定義具有適當簽名的 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法。
IAsyncResult 對象存儲有關異步操作的信息。下表提供了有關異步操作的信息。
5、應用實例
案例1-讀 取文件
通常讀取文件是一個比較耗時的工作，特別是讀取大文件的時候，常見的上傳和下載。但 是我們又不想讓用戶一直等待，用戶同樣可以進行其他操作，可以使得系統有良好的交互性。這裡我們 寫了同步調用和異步調用來進行比較說明。
讀取文件類
using System;
using System.IO;
using System.Threading;
namespace AsynSample
{
class FileReader
{
/// <summary>
/// 緩存池
/// </summary>
private byte[] Buffer { get; set; }
/// <summary>
/// 緩存區大小
/// </summary>
public int BufferSize { get; set; }
public FileReader(int bufferSize)
{
this.BufferSize = bufferSize;
this.Buffer = new byte[BufferSize];
}
/// <summary>
/// 同步讀取文件
/// </summary>
/// <param name="path">文件路徑</param>
public void SynsReadFile(string path)
{
Console.WriteLine("同步讀取文件 begin");
using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open))
{
fs.Read(Buffer, 0, BufferSize);
string output = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(Buffer);
Console.WriteLine("讀取的文件信息：{0}",output);
}
Console.WriteLine("同步讀取文件 end");
}
/// <summary>
/// 異步讀取文件
/// </summary>
/// <param name="path"></param>
public void AsynReadFile(string path)
{
Console.WriteLine("異步讀取文件 begin");
//執行Endread時報錯，fs已經釋放，注意在異步中不能使用釋放需要的資源
//using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open))
//{
// Buffer = new byte[BufferSize];
// fs.BeginRead(Buffer, 0, BufferSize, AsyncReadCallback, fs);
//}
if (File.Exists(path))
{
FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open);
fs.BeginRead(Buffer, 0, BufferSize, AsyncReadCallback, fs);
}
else
{
Console.WriteLine("該文件不存在");
}
}
/// <summary>
///
/// </summary>
/// <param name="ar"></param>
void AsyncReadCallback(IAsyncResult ar)
{
FileStream stream = ar.AsyncState as FileStream;
if (stream != null)
{
Thread.Sleep(1000);
//讀取結束
stream.EndRead(ar);
stream.Close();
string output = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(this.Buffer);
Console.WriteLine("讀取的文件信息：{0}", output);
}
}
}
}
測試用例
using System;
using System.Threading;
namespace AsynSample
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
FileReader reader = new FileReader(1024);
//改為自己的文件路徑
string path = "C:\\Windows\\DAI.log";
Console.WriteLine("開始讀取文件了...");
//reader.SynsReadFile(path);
reader.AsynReadFile(path);
Console.WriteLine("我這裡還有一大灘事呢.");
DoSomething();
Console.WriteLine("終於完事了，輸入任意鍵，歇著！");
Console.ReadKey();
}
/// <summary>
///
/// </summary>
static void DoSomething()
{
Thread.Sleep(1000);
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
if (i % 888 == 0)
{
Console.WriteLine("888的倍數：{0}",i);
}
}
}
}
}
輸出結果：
同步輸出：
異步輸出：
查看本欄目
結果分析：
如果是同步讀取，在讀取時，當前線程讀取文件，只能等到讀 取完畢，才能執行以下的操作
而異步讀取，是創建了新的線程，讀取文件，而主線程，繼續執行 。我們可以開啟任務管理器來進行監視。
案例二--基於委托的異步操作
系統自帶一些類具有異步調用方式，如何使得自定義對象也具有異步功能呢？
我們可以借助委托來輕松實現異步。
說到BeginInvoke，EndInvoke就不得不停下來看一下委托的 本質。為了便於理解委托，我定義一個簡單的委托：
public delegate string MyFunc(int num, DateTime dt);
我們再來看一下這個委托在編譯後的程序集中是個什麼樣的：
委托被編 譯成一個新的類型，擁有BeginInvoke，EndInvoke，Invoke這三個方法。前二個方法的組合使用便可實 現異步調用。第三個方法將以同步的方式調用。 其中BeginInvoke方法的最後二個參數用於回調，其它 參數則與委托的包裝方法的輸入參數是匹配的。 EndInvoke的返回值與委托的包裝方法的返回值匹配。
異步實現文件下載：
using System;
using System.Text;
namespace AsynSample
{
/// <summary>
/// 下載委托
/// </summary>
/// <param name="fileName"></param>
public delegate string AysnDownloadDelegate(string fileName);
/// <summary>
/// 通過委托實現異步調用
/// </summary>
class DownloadFile
{
/// <summary>
/// 同步下載
/// </summary>
/// <param name="fileName"></param>
public string Downloading(string fileName)
{
string filestr = string.Empty;
Console.WriteLine("下載事件開始執行");
System.Threading.Thread.Sleep(3000);
Random rand = new Random();
StringBuilder builder =new StringBuilder();
int num;
for(int i=0;i<100;i++)
{
num = rand.Next(1000);
builder.Append(i);
}
filestr = builder.ToString();
Console.WriteLine("下載事件執行結束");
return filestr;
}
/// <summary>
/// 異步下載
/// </summary>
public IAsyncResult BeginDownloading(string fileName)
{
string fileStr = string.Empty;
AysnDownloadDelegate downloadDelegate = new AysnDownloadDelegate(Downloading);
return downloadDelegate.BeginInvoke(fileName, Downloaded, downloadDelegate);
}
/// <summary>
/// 異步下載完成後事件
/// </summary>
/// <param name="result"></param>
private void Downloaded(IAsyncResult result)
{
AysnDownloadDelegate aysnDelegate = result.AsyncState as AysnDownloadDelegate;
if (aysnDelegate != null)
{
string fileStr = aysnDelegate.EndInvoke(result);
if (!string.IsNullOrEmpty(fileStr))
{
Console.WriteLine("下載文件：{0}", fileStr);
}
else
{
Console.WriteLine("下載數據為空!");
}
}
else
{
Console.WriteLine("下載數據為空!");
}
}
}
}
通過案例，我們發現，使用委托能夠很輕易的實現異步。這樣，我們就可以自定義自己的異 步操作了。
