.NET异步编程之回调

C#中异步和多线程的区别是什么呢？异步和多线程两者都可以达到避免调用线程阻塞的目的，从而提高软件的可响应性。甚至有些时候我们就认为异步和多线程是等同的概念。但是，异步和多线程还是有一些区别的。而这些区别造成了使用异步和多线程的时机的区别。　　

　　异步操作的本质

　　所有的程序最终都会由计算机硬件来执行，所以为了更好的理解异步操作的本质，我们有必要了解一下它的硬件基础。熟悉电脑硬件的朋友肯定对DMA这个词不陌生，硬盘、光驱的技术规格中都有明确DMA的模式指标，其实网卡、声卡、显卡也是有DMA功能的。DMA就是直接内存访问的意思，也就是说，拥有DMA功能的硬件在和内存进行数据交换的时候可以不消耗CPU资源。只要CPU在发起数据传输时发送一个指令，硬件就开始自己和内存交换数据，在传输完成之后硬件会触发一个中断来通知操作完成。这些无须消耗CPU时间的I/O操作正是异步操作的硬件基础。所以即使在DOS 这样的单进程（而且无线程概念）系统中也同样可以发起异步的DMA操作。

　　线程的本质

　　线程不是一个计算机硬件的功能，而是操作系统提供的一种逻辑功能，线程本质上是进程中一段并发运行的代码，所以线程需要操作系统投入CPU资源来运行和调度。

　　异步操作的优缺点

　　因为异步操作无须额外的线程负担，并且使用回调的方式进行处理，在设计良好的情况下，处理函数可以不必使用共享变量（即使无法完全不用，最起码可以减少共享变量的数量），减少了死锁的可能。当然异步操作也并非完美无暇。编写异步操作的复杂程度较高，程序主要使用回调方式进行处理，与普通人的思维方式有些出入，而且难以调试。

　　多线程的优缺点

　　多线程的优点很明显，线程中的处理程序依然是顺序执行，符合普通人的思维习惯，所以编程简单。但是多线程的缺点也同样明显，线程的使用（滥用）会给系统带来上下文切换的额外负担。并且线程间的共享变量可能造成死锁的出现。

　　适用范围

　　在了解了线程与异步操作各自的优缺点之后，我们可以来探讨一下线程和异步的合理用途。我认为：当需要执行I/O操作时，使用异步操作比使用线程+同步 I/O操作更合适。I/O操作不仅包括了直接的文件、网络的读写，还包括数据库操作、Web Service、HttpRequest以及.net Remoting等跨进程的调用。

　　而线程的适用范围则是那种需要长时间CPU运算的场合，例如耗时较长的图形处理和算法执行。但是往往由于使用线程编程的简单和符合习惯，所以很多朋友往往会使用线程来执行耗时较长的I/O操作。这样在只有少数几个并发操作的时候还无伤大雅，如果需要处理大量的并发操作时就不合适了。

实现异步编程有4种方法可供选择，这4种访求实际上也对应着4种异步调用的模式，分为“等待”和“回调”两大类。

回调当然属于“回调”类。推荐！！！！

　　之前三种方法者在等待异步方法执行完毕后才能拿到执行的结果，期间主线程均处于等待状态。回调和它们最大的区别是，在调用BeginInvoke时只要提供了回调方法，那么主线程就不必要再等待异步线程工作完毕，异步线程在工作结束后会主动调用我们提供的回调方法，并在回调方法中做相应的处理。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace 异步调用实现方法汇总4
{
    /// <summary>
    /// 异步调用方法总结：
    /// 4.回调
    /// 之前三种方法者在等待异步方法执行完毕后才能拿到执行的结果，期间主线程均处于等待状态。
    /// 回调和它们最大的区别是，在调用BeginInvoke时只要提供了回调方法，那么主线程就不必要再等待异步线程工作完毕，
    /// 异步线程在工作结束后会主动调用我们提供的回调方法，并在回调方法中做相应的处理，例如显示异步调用的结果。
    /// </summary>
    class Program
    {
        public delegate void PrintDelegate(string s);
        static void Main(string[] args)
        {
            PrintDelegate printDelegate = Print;
            Console.WriteLine("主线程.");
            printDelegate.BeginInvoke("Hello world.", PrintComeplete, printDelegate);
            Console.WriteLine("主线程继续执行...");

            Console.WriteLine("Press any key to continue...");
            Console.ReadKey(true);
        }
        public static void Print(string s)
        { 
            Console.WriteLine("当前线程："+s);
            Thread.Sleep(5000);
        }
        //回调方法要求
        //1.返回类型为void
        //2.只有一个参数IAsyncResult
        public static void PrintComeplete(IAsyncResult result)
        {
            (result.AsyncState as PrintDelegate).EndInvoke(result);
            Console.WriteLine("当前线程结束." + result.AsyncState.ToString());
        }
    }
}

需要注意的地方，代码中都有注明了，程序运行结果如下：

第一种方法：BeginEnvoke EndEnvoke方法，属于“等待”类。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace 异步调用实现方法汇总
{
    /// <summary>
    /// 异步调用方法总结：
    /// 1.BeginEnvoke EndEnvoke
    /// 当使用BeginInvoke异步调用方法时，如果方法未执行完，EndInvoke方法就会一直阻塞，直到被调用的方法执行完毕
    /// </summary>
    class Program
    {
        public delegate void PrintDelegate(string s);
        static void Main(string[] args)
        {
            PrintDelegate printDelegate = Print;
            Console.WriteLine("主线程");

            IAsyncResult result= printDelegate.BeginInvoke("Hello World.", null, null);
            Console.WriteLine("主线程继续执行...");
            //当使用BeginInvoke异步调用方法时，如果方法未执行完，EndInvoke方法就会一直阻塞，直到被调用的方法执行完毕
            printDelegate.EndInvoke(result);

            Console.WriteLine("Press any key to continue...");
            Console.ReadKey(true);
        }

        public static void Print(string s)
        {
            Console.WriteLine("异步线程开始执行："+s);
            Thread.Sleep(5000);
        }
    }
}

需要注意的地方，代码中都有注明了，程序运行结果如下：

第二种方法：WaitOne。同样属于“等待”类。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace 异步调用实现方法汇总2
{
    /// <summary>
    /// 异步调用方法总结：
    /// 2.WaitOne
    /// 可以看到，与EndInvoke类似，只是用WaitOne函数代码了EndInvoke而已。
    /// </summary>
    class Program
    {
        public delegate void PrintDelegate(string s);
        static void Main(string[] args)
        {
            PrintDelegate printDelegate = Print;
            Console.WriteLine("主线程");
            IAsyncResult result = printDelegate.BeginInvoke("Hello World.", null, null);
            Console.WriteLine("主线程继续执行...");
            result.AsyncWaitHandle.WaitOne(-1, false);

            Console.WriteLine("Press any key to continue...");
            Console.ReadKey(true);
        }
        public static void Print(string s)
        {
            Console.WriteLine("异步线程开始执行：" + s);
            Thread.Sleep(5000);
        }
    }
}

需要注意的地方，代码中都有注明了，程序运行结果如下：

第三种方法：轮询。也是属于“等待”类。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace 异步调用实现方法汇总3
{
    /// <summary>
    /// 异步调用方法总结：
    /// 3.轮询
    /// 之前提到的两种方法，只能等下异步方法执行完毕，
    /// 在完毕之前没有任何提示信息，整个程序就像没有响应一样，用户体验不好，
    /// 可以通过检查IasyncResult类型的IsCompleted属性来检查异步调用是否完成，
    /// 如果没有完成，则可以适时地显示一些提示信息
    /// </summary>
    class Program
    {
        public delegate void PrintDelegate(string s);
        static void Main(string[] args)
        {
            PrintDelegate printDelegate = Print;
            Console.WriteLine("主线程:"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId );
            IAsyncResult result = printDelegate.BeginInvoke("Hello world.", null, null);
            Console.WriteLine("主线程:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ",继续执行...");
            while (!result.IsCompleted)
            {
                Console.WriteLine(".");
                Thread.Sleep(500);
            }

            Console.WriteLine("主线程:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + "  Press any key to continue...");
            Console.ReadKey(true);
        }
        public static void Print(string s)
        {
            Console.WriteLine("当前线程：" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + s);
            Thread.Sleep(5000);
        }
    }
}

需要注意的地方，代码中都有注明了，程序运行结果如下：