C#实现异步的常用方式总结

前言

微信群里的一个提问引发的这个问题，C#异步有多少种实现方式？首先想要知道C#异步有多少中实现方式，首先我们要知道.NET提供的执行异步操作的三种模式，然后再去了解C#异步实现的方式。

.NET异步编程模式

.NET 提供了执行异步操作的三种模式：

• 基于任务的异步模式 (TAP)，该模式使用单一方法表示异步操作的开始和完成。 TAP 是在 .NET Framework 4 中引入的。这是在 .NET 中进行异步编程的推荐方法。C# 中的async和await关键词以及 Visual Basic 中的Async和Await运算符为 TAP 添加了语言支持。 有关详细信息，请参阅基于任务的异步模式 (TAP)。
• 基于事件的异步模式 (EAP)，是提供异步行为的基于事件的旧模型。 这种模式需要后缀为Async的方法，以及一个或多个事件、事件处理程序委托类型和EventArg派生类型。 EAP 是在 .NET Framework 2.0 中引入的。 建议新开发中不再使用这种模式。 有关详细信息，请参阅基于事件的异步模式 (EAP)。
• 异步编程模型 (APM) 模式（也称为IAsyncResult模式），这是使用IAsyncResult接口提供异步行为的旧模型。 在这种模式下，同步操作需要Begin和End方法（例如，BeginWrite和EndWrite以实现异步写入操作）。 不建议新的开发使用此模式。 有关详细信息，请参阅异步编程模型 (APM)。

C#异步有四种实现方式

C# 异步有多种实现方式，可归纳为以下几类：

1、异步方法（Async MethodTAP模式）

使用async/await关键字实现异步编程，这是比较常用的一种异步实现方式。例如：

public async Task TestDoSomeAsync()
  {
      await Task.Delay(1000);
      Console.WriteLine("Async method completed.");
  }

2、任务并行库（TPL, Task Parallel LibraryTAP模式）

通过 Task 和 Task<T> 类型实现异步编程，可以利用多核处理器，并发执行多个独立的任务。例如：

public static async void Main(string[] args)
  {
      await Task.Run(() =>
      {
          Console.WriteLine("Test Task 1 completed.");
      });
      await Task.Run(() =>
      {
          Console.WriteLine("Test Task 2 completed.");
      });
      // 等待所有任务完成
      Task.WaitAll();
  }

3、Asynchronous Programming Model（APM模式）

是一种经典的异步编程模式，需要手动创建回调函数，用于处理完成或错误的通知。可以通过 IAsyncResult 设计模式的 Begin 和 End 方法来实现，其中 Begin 方法开始异步操作，而 End 方法在异步操作完成时执行，并返回异步操作的结果。

需要注意的是，APM 模式通过 IAsyncResult 接口来存储异步操作的状态和结果，相对比较复杂，代码量也较大。同时，在使用 APM 模式时，还需要手动处理回调函数和等待异步操作完成等细节工作，使得开发起来相对较为繁琐。

class Program
  {
      static void Main(string[] args)
      {
          // 创建异步操作类实例
          MyAsyncClass asyncClass = new MyAsyncClass();

          // 开始异步操作
          IAsyncResult result = asyncClass.BeginDoWork(null, null);

          // 主线程执行其他操作
          // 等待异步操作完成并获取结果
          int res = asyncClass.EndDoWork(result);

          // 处理异步操作的结果
          Console.WriteLine("Result: " + res);

          Console.ReadLine();
      }
  }

  class MyAsyncClass
  {
      /// <summary>
      /// 异步执行的方法
      /// </summary>
      /// <param name="callback">callback</param>
      /// <param name="state">state</param>
      /// <returns></returns>
      public IAsyncResult BeginDoWork(AsyncCallback callback, object state)
      {
          // 创建一个新的异步操作对象
          MyAsyncResult result = new MyAsyncResult(state);

          // 开始异步操作
          Thread thread = new Thread(() =>
          {
              try
              {
                  // 执行一些操作
                  int res = 1 + 2;

                  // 设置异步操作的结果
                  result.Result = res;

                  // 触发回调函数
                  callback?.Invoke(result);
              }
              catch (Exception ex)
              {
                  // 设置异步操作的异常
                  result.Error = ex;

                  // 触发回调函数
                  callback?.Invoke(result);
              }

          });
          thread.Start();

          // 返回异步操作对象
          return result;
      }

      /// <summary>
      /// 结束异步执行的方法
      /// </summary>
      /// <param name="result">result</param>
      /// <returns></returns>
      public int EndDoWork(IAsyncResult result)
      {
          // 将 IAsyncResult 转换为 MyAsyncResult 类型，并等待异步操作完成
          MyAsyncResult myResult = (MyAsyncResult)result;
          myResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();

          // 在异步操作中抛出异常
          if (myResult.Error != null)
          {
              throw myResult.Error;
          }

          // 返回异步操作的结果
          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>
      /// 存储异步操作的结果或异常信息
      /// </summary>
      public Exception Error { get; set; }

      /// <summary>
      /// 构造函数
      /// </summary>
      /// <param name="asyncState">asyncState</param>
      public MyAsyncResult(object asyncState)
      {
          AsyncState = asyncState;
      }
  }

4、Event-based Asynchronous Pattern（EAP模式）

一种已过时的异步编程模式，需要使用事件来实现异步编程。例如：

需要注意的是，EAP 模式通过事件来实现异步编程，相对于 APM 模式更加简洁易懂，同时也避免了手动处理回调函数等细节工作。但是，EAP 模式并不支持 async/await 异步关键字，因此在一些特定的场景下可能不够灵活。

public class MyAsyncClass : Component
  {
      /// <summary>
      /// 声明一个委托类型，用于定义异步操作的方法签名
      /// </summary>
      /// <param name="arg"></param>
      /// <returns></returns>
      public delegate int MyAsyncDelegate(int arg);

      /// <summary>
      /// 声明一个事件，用于通知异步操作的完成
      /// </summary>
      public event MyAsyncDelegate OperationNameCompleted;

      /// <summary>
      /// 异步执行方法，接受一个参数 arg
      /// </summary>
      /// <param name="arg"></param>
      public void DoWorkAsync(int arg)
      {
          // 将异步操作放入线程池中执行
          ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(DoWork), arg);
      }

      /// <summary>
      /// 真正的异步操作
      /// </summary>
      /// <param name="obj"></param>
      private void DoWork(object obj)
      {
          int arg = (int)obj;
          int res = arg + 1;

          // 触发事件，传递异步操作的结果
          OperationNameCompleted?.Invoke(res);
      }
  }

以上就是C#实现异步的常用方式总结的详细内容，更多关于C#异步的资料请关注编程教程其它相关文章！