C#中的异步调用及异步设计模式(三)——基于事件的异步模式

来源：互联网发布：围攻龙刃堡 mac 编辑：程序博客网时间：2024/05/17 01:52

http://www.cnblogs.com/fish-li/archive/2011/10/23/2222013.html

四、基于事件的异步模式（设计层面）

基于事件的C#异步编程模式是比IAsyncResult模式更高级的一种异步编程模式，也被用在更多的场合。该异步模式具有以下优点：

· “在后台”执行耗时任务（例如下载和数据库操作），但不会中断您的应用程序。

· 同时执行多个操作，每个操作完成时都会接到通知（在通知中可以区分是完成了哪个操作）。

· 等待资源变得可用，但不会停止（“挂起”）您的应用程序。

· 使用熟悉的事件和委托模型与挂起的异步操作通信。

对于相对简单的应用程序可以直接用 .Net 2.0 新增的 BackgroundWorker 组件来很方便的实现，对于更复杂的异步应用程序则需要自己实现一个符合基于事件的C#异步编程模式的类。在实现基于事件的异步模式的设计前，需要了解基于事件的异步模式的实现原理是什么。基于事件的异步模式需要以下三个类型的帮助。

AsyncOperation：提供了对异步操作的生存期进行跟踪的功能，包括操作进度通知和操作完成通知，并确保在正确的线程或上下文中调用客户端的事件处理程序。

public void Post(SendOrPostCallback d,Object arg);

public void PostOperationCompleted(SendOrPostCallback d,Object arg);

通过在异步辅助代码中调用Post方法把进度和中间结果报告给用户，如果是取消异步任务或提示异步任务已完成，则通过调用PostOperationCompleted方法结束异步操作的跟踪生命期。在PostOperationCompleted方法调用后，AsyncOperation对象变得不再可用，再次访问将引发异常。在此有个问题：在该异步模式中，通过AsyncOperation的Post函数来通知进度的时候，是如何使SendOrPostCallback委托在UI线程上执行的？针对该问题下文有具体分析。

AsyncOperationManager：为AsyncOperation对象的创建提供了便捷方式，通过CreateOperation方法可以创建多个AsyncOperation实例，实现对多个异步操作进行跟踪。

WindowsFormsSynchronizationContext：该类继承自SynchronizationContext类型，提供 Windows 窗体应用程序模型的同步上下文。该类型是基于事件异步模式通信的核心。之所以说该类型是基于事件异步模式的通信核心，是因为该类型解决了“保证SendOrPostCallback委托在UI线程上执行”的问题。它是如何解决的？请看AsyncOperation类型的Post方法的实现：

[csharp] view plain copy
/// <summary>  
   /// AsyncOperation类型的Post方法的实现  
   /// </summary>  
public void Post(SendOrPostCallback d, object arg)  
{  
    this.VerifyNotCompleted();  
    this.VerifyDelegateNotNull(d);  
    this.syncContext.Post(d, arg);  
}  

在AsyncOperation类型的Post方法中，直接调用了SynchronizationContext类型的Post方法，再看该Post方法的实现：

[csharp] view plain copy
/// <summary>  
   /// WindowsFormsSynchronizationContext类型的Post方法的实现  
   /// </summary>  
public override void Post(SendOrPostCallback d, object state)  
{  
    if (this.controlToSendTo != null)  
    {  
        this.controlToSendTo.BeginInvoke(d, new object[] { state }); //此处保证了SendOrPostCallBack委托在UI线程上执行  
  
    }  
}  

有以上三个类型（AsyncOpertion，AsyncOperationManager和SynchronizationContext）作为基础，实现基于事件的异步模式的进度通知和完成通知就轻松多了。下面用一个基于事件的异步模型的例子来结束本文章。

[csharp] view plain copy
using System;  
using System.Collections.Generic;  
using System.Text;  
using System.ComponentModel;  
using System.Collections.Specialized;  
using System.Threading;  
  
namespace test  
{  
    /// <summary>  
    /// 任务1的进度通知代理  
    /// </summary>  
    /// <param name="sender"></param>  
    /// <param name="e"></param>  
    public delegate void Work1ProgressChangedEventHandler(object sender, Work1ProgressChangedEventArgs e);  
    /// <summary>  
    /// 任务1的进度通知参数  
    /// </summary>  
    /// <param name="sender"></param>  
    /// <param name="e"></param>  
    public delegate void Work1CompletedEventHandler(object sender, Work1CompletedEventArgs e);  
  
    public class BasedEventAsyncWorker  
    {  
        private delegate void WorkerEventHandler(int maxNumber, AsyncOperation asyncOp);  
        private HybridDictionary userStateToLifetime = new HybridDictionary();  
  
        public BasedEventAsyncWorker()  
        { }  
 
        #region DoWork1的基于事件的异步调用  
        public void DoWork1Async(object userState, int maxNumber)  
        {  
            AsyncOperation asyncOp = AsyncOperationManager.CreateOperation(userState);  
  
            //userStateToLifetime有可能会同时被多线程访问，在此需要lock进行同步处理  
            lock (userStateToLifetime.SyncRoot)  
            {  
                if (userStateToLifetime.Contains(userState))  
                {  
                    throw new ArgumentException(  
                        "userState parameter must be unique",  
                        "userState");  
                }  
  
                userStateToLifetime[userState] = asyncOp;  
            }  
  
            //异步开始任务1  
            WorkerEventHandler workerDelegate = new WorkerEventHandler(DoWork1);  
            workerDelegate.BeginInvoke(maxNumber, asyncOp, null, null);  
        }  
  
        private void DoWork1(int maxNumber, AsyncOperation asyncOp)  
        {  
            Exception e = null;  
  
            //判断该userState的任务仍在处理中  
            if (!TaskCanceled(asyncOp.UserSuppliedState))  
            {  
                try  
                {  
                    int n = 0;  
                    int percentage = 0;  
                    while (n < maxNumber && !TaskCanceled(asyncOp.UserSuppliedState))  
                    {  
                        Thread.Sleep(100); //模拟耗时操作  
                        percentage = (int)((float)n / (float)maxNumber * 100);  
                        Work1ProgressChangedEventArgs progressChanageArgs =  
                            new Work1ProgressChangedEventArgs(maxNumber, percentage, asyncOp.UserSuppliedState);  
                        //任务1的进度通知  
                        asyncOp.Post(new SendOrPostCallback(Work1ReportProgressCB), progressChanageArgs);   
                        n++;  
                    }  
                }  
                catch (Exception ex)  
                {  
                    e = ex;  
                }  
            }  
  
            this.Work1Complete(e, TaskCanceled(asyncOp.UserSuppliedState), asyncOp);  
        }  
  
        private void Work1Complete(Exception exception, bool canceled, AsyncOperation asyncOp)  
        {  
            if (!canceled)  
            {  
                lock (userStateToLifetime.SyncRoot)  
                {  
                    userStateToLifetime.Remove(asyncOp.UserSuppliedState);  
                }  
            }  
  
            Work1CompletedEventArgs e = new Work1CompletedEventArgs(exception, canceled, asyncOp.UserSuppliedState);  
  
            //通知指定的任务已经完成  
            asyncOp.PostOperationCompleted(new SendOrPostCallback(Work1CompleteCB), e);  
  
            //调用 PostOperationCompleted 方法来结束异步操作的生存期。  
            //为某个特定任务调用此方法后，再调用其相应的 AsyncOperation 对象会引发异常。  
        }  
  
        private void Work1ReportProgressCB(object state)  
        {  
            Work1ProgressChangedEventArgs e = state as Work1ProgressChangedEventArgs;  
  
            OnWork1ProgressChanged(e);  
        }  
  
        private void Work1CompleteCB(object state)  
        {  
            Work1CompletedEventArgs e = state as Work1CompletedEventArgs;  
  
            OnWork1Completed(e);  
        }  
 
        #region Work1的进度通知和任务完成的事件  
        public event Work1ProgressChangedEventHandler Work1ProgressChanged;  
        protected virtual void OnWork1ProgressChanged(Work1ProgressChangedEventArgs e)  
        {  
            Work1ProgressChangedEventHandler temp = this.Work1ProgressChanged;  
            if (temp != null)  
            {  
                temp(this, e);  
            }  
        }  
  
        public event Work1CompletedEventHandler Work1Completed;  
        protected virtual void OnWork1Completed(Work1CompletedEventArgs e)  
        {  
            Work1CompletedEventHandler temp = this.Work1Completed;  
            if (temp != null)  
            {  
                temp(this, e);  
            }  
        }   
        #endregion   
        #endregion  
  
        /// <summary>  
        /// 取消指定userState的任务执行  
        /// </summary>  
        /// <param name="userState"></param>  
        public void CancelAsync(object userState)  
        {  
            AsyncOperation asyncOp = userStateToLifetime[userState] as AsyncOperation;  
            if (asyncOp != null)  
            {  
                lock (userStateToLifetime.SyncRoot)  
                {  
                    userStateToLifetime.Remove(userState);  
                }  
            }  
        }  
  
        /// <summary>  
        /// 判断指定userState的任务是否已经被结束。返回值：true 已经结束； false 还没有结束  
        /// </summary>  
        /// <param name="userState"></param>  
        /// <returns></returns>  
        private bool TaskCanceled(object userState)  
        {  
            return (userStateToLifetime[userState] == null);  
        }  
  
  
    }  
  
    public class Work1ProgressChangedEventArgs :ProgressChangedEventArgs  
    {  
        private int totalWork = 1;  
  
        public Work1ProgressChangedEventArgs(int totalWork, int progressPercentage, object userState)  
            : base(progressPercentage, userState)  
        {  
            this.totalWork = totalWork;  
        }  
  
        /// <summary>  
        /// Work1的总工作量  
        /// </summary>  
        public int TotalWork  
        {  
            get  
            {  
                return totalWork;  
            }  
        }  
    }  
  
    public class Work1CompletedEventArgs : AsyncCompletedEventArgs  
    {  
        public Work1CompletedEventArgs(Exception e, bool canceled, object state)  
            : base(e, canceled, state)  
        {  
        }  
  
    }  
  
}  

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