.NET中的async和await关键字使用及Task异步调用实例
其实早在.net 4.5的时候m$就在.net中引入了async和await关键字（vb为async和await）来简化异步调用的编程模式。我也早就体验过了，现在写一篇日志来记录一下顺便凑日志数量（以后面试之前可以用这个“复习”一下）。
（一）传统的异步调用
在比较“古老”的c#程序中经常可以看到iasyncresult、begininvoke之类的异步调用“踪迹”。先来简单的复习一下吧。
假如我们有一个方法生成字符串，而生成这个字符串需要10秒中的时间：
public class wastetimeobject
{
public string getslowstring(int begin, int length)
{
stringbuilder sb = new stringbuilder();
for (int i = begin; i < begin + length; i++)
{
sb.append(wastetime(i) + " ");
}
return sb.tostring();
}
private string wastetime(int current)
{
system.threading.thread.sleep(1000);
return current.tostring();
}
}
我们再做一个窗口，用来请求这个方法并把字符串显示到文本框中。使用同步调用肯定会把ui线程阻塞掉，要想不把ui阻塞掉就要另起一个线程了。基本的步骤如下：
创建一个异步调用的委托：
public delegate string getslowstringdelegate(int begin, int length);
然后呢，再异步调用这个委托：
private void button1_click(object sender, eventargs e)
{
wastetimeobject ad = new wastetimeobject();
getslowstringdelegate d = ad.getslowstring;
textbox1.text = "requesting string, please wait...";
iasyncresult ar = d.begininvoke(1, 10, taskcomplete, d);
}
这里的begininvoke会在原来的基础上再附加两个参数：表示执行完毕后的回调方法asynccallback，最后一个参数可以是任何对象，以便从回调方法中访问它。不过一般情况都是传递的委托实例，以便获取调用的结果。
当然我们也可以不用回调方法，这样就只好不断地循环查询是否执行完成了。
然后我们就要编写asynccallback这个回调方法了，它接受一个iasyncresult类型的对象表示异步调用的结果：
private void taskcomplete(iasyncresult ar)
{
if (ar == null) return;
getslowstringdelegate d = ar.asyncstate as getslowstringdelegate;
if (d == null) throw new exception("invalue object type");
string result = d.endinvoke(ar);
this.invoke(new action(() => updatetextresult(result)));
}
调用委托实例的endinvoke方法并传入iasyncresult类型的对象用以获取getslowstring的返回结果。
回调方法是委托线程调用的，因此它不能直接访问ui，所以我们使用窗体的invoke方法在主线程中显示结果。如果委托方法抛出异常，将会在endinvoke时抛出。
（二）使用task类型
可以看到使用传统的办法编写异步调用很麻烦，特别是如果这种调用很多，那么我们的程序就会变成很复杂，逻辑很乱。
.net 4.5提供的新的异步变成模式就很好地解决了这个问题（其实本质上应该是.net自动实现了很多操作），使编写异步代码和同步调用一样逻辑清晰。
首先来看看微软的例子：
private async task sumpagesizesasync()
{
// to use the httpclient type in desktop apps, you must include a using directive and add a
// reference for the system.net.http namespace.
httpclient client = new httpclient();
// equivalently, now that you see how it works, you can write the same thing in a single line.
byte[] urlcontents = await client.getbytearrayasync(url);
// . . .
}
可以看出，使用await关键字后，.net会自动把返回结果包装在一个task类型的对象中。对于这个示例，方法是没有返回结果的。而对有返回结果的方法，就要使用task<t>了：
public async task<string> waitasynchronouslyasync()
{
await task.delay(10000);
return "finished";
}
总而言之，使用await表达式时，控制会返回到调用此方法的线程中；在await等待的方法执行完毕后，控制会自动返回到下面的语句中。发生异常时，异常会在await表达式中抛出。
对于我们这个例子，我们编写的代码如下：
private async void button1_click(object sender, eventargs e)
{
textbox1.text = "requesting string, please wait...";
wastetimeobject ad = new wastetimeobject();
string result = await task.run(() => ad.getslowstring(1, 10));
//update ui to display the result
textbox1.text = result;
}
我们使用task类新建一个工作线程并执行。当然我们也可以像m$给的例子那样改造一下getslowstring，这样就不需要加上task.run了。（基本上，这种方法都会以async后缀结尾。）
如何？原来的：创建异步委托→回调一气呵成。另外还有一点，await下面的语句是由主线程调用的，不是由新的线程调用，所以我们可以直接访问ui。
（三）取消执行和显示进度
最后一个要记录的，就是如何给异步调用添加进度条，并能让用户取消操作。界面就是下面这样：
使用最终完成的代码来说明吧。首先改造getslowstring方法，使之支持取消和汇报进度：
public string getslowstring(int begin, int length, iprogress<int> progress, cancellationtoken cancel)
{
stringbuilder sb = new stringbuilder();
for (int i = begin; i < begin + length; i++)
{
sb.append(wastetime(i) + " ");
cancel.throwifcancellationrequested();
if (progress != null)
progress.report((int)((double)(i - begin + 1) * 100 / length));
}
return sb.tostring();
}
iprogress<t>类型的对象有一个report方法，执行这个方法实际上会调用自定义的更新进度的方法，这个方法（使用委托或匿名方法皆可）是在生成progress<t>对象的时候指定的：
iprogress<int> progress = new progress<int>((progressvalue) => { progressbar1.value = progressvalue; });
神奇的是，这个方法是由主线程调用的，如果不是这样，它就不能更新我们界面上的控件。所以说微软提供的新机制帮我们简化了很多工作。
cancellationtoken用于指定该方法“绑定”的取消上下文，如果这个对象执行过cancel方法（用户点击了cancel按钮），那么访问throwifcancellationrequested时就会抛出operationcanceledexception类型的异常。这种机制的灵活性在于中止执行的位置是可以自行确定的，不会出现取消时自己都不知道执行到哪行代码的情况。
总而言之，单击request按钮的代码我们修改如下：
private async void button1_click(object sender, eventargs e)
{
cancelsource = new cancellationtokensource();
iprogress<int> progress = new progress<int>((progressvalue) => { progressbar1.value = progressvalue; });
textbox1.text = "requesting string, please wait...";
button1.enabled = false; button2.enabled = true;
wastetimeobject ad = new wastetimeobject();
try
{
string result = await task.run(() => ad.getslowstring(1, 10, progress, cancelsource.token),
cancelsource.token);
//update ui to display the result
textbox1.text = result;
button2.enabled = false; //disable cancel button
}
catch (operationcanceledexception)
{
textbox1.text = "you canceled the operation.";
}
}
取消按钮的代码就很简单了：
private void button2_click(object sender, eventargs e)
{
if (cancelsource != null) cancelsource.cancel();
button2.enabled = false;
}
至此，task机制的初步体验就到此完成。以后有机会在研究下更高阶的内容吧。