基于.NET平台的异步编程实现

引言

异步操作通常用于执行完成时间可能较长的任务，如打开大文件、连接远程计算机或查询数据库。异步操作在主应用程序线程以外的线程中执行。应用程序调用方法异步执行某个操作时，应用程序可在异步方法执行其任务时继续执行。.NET平台为异步操作提供两种设计模式：基于lAsyncResult对象的异步操作和基于事件的异步操作。IAsyncResult设计模式允许多种编程模型，但复杂不易学习；而基于事件的异步模式可实现那些同时执行多项任务，但仍能响应用户交互的应用程序通常需要实施一种使用多线程的设计方案。System.Threading命名空间提供了创建高性能多线程应用程序所必需的所有工具，但要想有效地使用这些工具，需要有丰富的使用多线程软件工程的经验。对于相对简单的多线程应用程序,Backgroundworker组件提供了一个简单的解决方案。对于更复杂的异步应用程序，还需考虑实现一个符合基于事件的异步模式的类。

1异步编程优点分析

当在计算机上玩问答游戏时，准备回答时屏幕上有一个计时器会显示剩余时间。其实程序执行了两个任务，回答问题和显示时间。这种操作就属于异步编程，异步编程允许用户同时执行多个任务，因为它在计算机执行一个需要花费较长时间才能完成的任务的同时允许用户执行其他任务。异步编程通过使用多线程技术来实现。

多线程是操作系统能够同时执行称为线程的一个程序的多个部分的能力。编程人员需要以某种适当的方式来协调多个线程，使得所有线程可以同时运行并且互不干扰。

基于事件的异步模式具有多线程应用程序的优点，同时隐匿了多线程设计中固有的许多复杂问题。使用支持此模式的类，能够:

（1）在后台执行耗时任务（例如下载和数据库操作），但不会中断应用程序。

（2）同时执行多个操作，每个操作完成时都会接到通知。

（3）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。支持基于事件的异步模式的类将有一个或多个名为MethodNameAsync的方法。这些方法可能会创建同步版本的镜像，这些同步版本会在当前线程上执行相同的操作。此类还可能有一个MethodNameCompleted事件，而且它可能会有—个MethodNameAsyncCancel(或只是CancelAsync)方法。2Backgroundworker组件介绍

Backgroundworker组件提供的多种方法和事件允许同时执行多个任务。换言之，BackgroundWorker组件有助于实现异步编程。为了使用BackgroundWorker组件，务必要指出必须在后台执行的方法，然后调用RunWorkerAsync()方法。主调线程继续正常运行，同时异步地执行工作方法。在结束工作方法之后，BackgroundWorker组件通过激活RunWorkerCompleted事件来通知主调线程。RunWorkerAsync()方法用来启动一个异步操作。BackGroundWorker类有一个可以在DoWork事件处理程序中调用的DoWork事件。DoWork事件接受一个DoWorkEventArgs参数(拥有Argument属性)，Argument属性接受来自RunWorkerAsync()方法的参数并且传递给将在DoWorker事件处理程序中调用的工作方法。

3创建一个简单的应用程序用于实现异步编程

现在以在计算1到n(double数据类型)的累加和等待的间隙去加载一张图片为例来进行分析。

由于计算1+^+1000000000的累加和需要花费很长时间，那么，在鼠标处于等待状态的同时，可以使求和函数在后台操作，然后去加载一张图片。这样，加载图片与求和两个任务将同时执行，因而需要实现异步编程。其中，privatedoubleSumNumbers(doublenumber,System.ComponentModel.BackgroundWorkerworker,DoWorkEventArgse)函数用于计算累加和，privatevoidbtnLoadPicture_Click(objectsender,EventArgse)事件用于加载图片，privatevoidupdateProgress(intpercentComplete)函数来更新进度条，privatevoidbackgroundWorker1_ProgressChanged(objectsender,ProgressChangedEventArgse)事件用于显示进度条上的值，privatevoidbtnAsync_Click(objectsender,EventArgse)事件会使求和运算在后台操作，privatevoidbackgroundWorker1_DoWork(objectsender,DoWorkEventArgse)用于执行后台操作，privatevoidbackgroundWorker1_RunWorkerCompleted(objectsender,RunWorkerCompletedEventArgse)事件用于报告后台执行情况。其实现结果如图1所示。

图1  加载图片并显示累加和的结果

4结语

异步编程具有在多处理器系统中开发程序的并行性。该方法在等待慢速外设I/O操作结束的同时，程序可以执行其他计算，因而可为程序的并发提供更有效、更自然的开发方式。异步编程是一种模块化编程模型，能清晰地表达程序中独立事件间的相互关系等优点，但也具有一定的计算负荷。例如,线程间同步需要的时间代价；同时需要设立较好的编程规则,如要避免死锁、竞争和优先级倒置等；更难以调试等缺点。所以最好在计算密集型、I。密集型等情况下应用。

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