.NET組件程式設計——非同步呼叫

引言

在進行一個對象的方法調用時，對象執行調用期間用戶端通常是被阻塞的，且只有該方法執行完畢並且返回時，控制權才會回到用戶端。當提及這樣的需求，作為開發人員的你會使用何種方式完成呢？通常情況下我們都會使用多線程來滿足這種需求。然而對於個人而言，實現一個強健的非同步呼叫執行是不堪重負的，需要嘔心瀝血的設計、實現、測試。不過，在使用.Net開發時，我們可以使用非同步呼叫方式來滿足客戶需求。

 

什麼是非同步呼叫

.Net設計師考慮到了這個問題，為了讓你集中精力在手頭的業務問題的解決，而非繁雜的非同步呼叫問題，提出了非同步呼叫。有的時候你需要把調用的方法A放在後台執行，此時控制權可以立即返回用戶端，執行完方法A後以某種方式通知用戶端A方法已經執行完畢，這種執行模式被稱為非同步方法呼叫調。實現這種操作就需要使用非同步呼叫。在學習非同步呼叫之前，首先我們要瞭解委託的內部原理。

 

使用非同步呼叫離不開委託

我們建立一個Windows Form應用程式。

項目中添加一個計算類Calculator，包含加、減法運算 

public class Calculator{    public int Add(int arg1, int arg2)    {        return arg1 + arg2;    }    public int Subtract(int arg1, int arg2)    {        return arg1 - arg2;    }}

 在Form1中添加一個按鈕

 

在Form1類中添加一個委託

public delegate int BinaryOperation(int arg1, int arg2);

 雙擊按鈕添加Click事件

private void button1_Click(object sender, EventArgs e){    Calculator c = new Calculator();    // 也可以使用+=，後面有解釋，與這裡知識無關     BinaryOperation oppDel = c.Add;    int result = 0;    result = oppDel(2, 3);    MessageBox.Show("result = " + result);}

 運行後顯示結果：result=5

委託的原理

運行到此，聰明的人會在思考一個問題，這種委託方式內部是如何?的。

編譯器發現BinaryOperation委託，他會將BinaryOperation委託代碼編譯為

public sealed class BinaryOperation : MulticastDelegate{public BinaryOperation(object target, int methodPtr){}public virtual int Invoke(int arg1, int arg2){}public virtual IAsyncResult Begin(int arg1, int arg2, AsyncCallback callback, object asyncState){}public virtual int EndInvoke(IAsyncResult result){}}

當我們調用委託oppDel(2, 3)時，編譯器會轉變對Invoke(int arg1, int arg2)的調用。Invoke方法會阻塞調用者，在調用者線程上執行這個方法，然後把控制權交給調用者。

BinaryOperation oppDel = c.Add;int result = 0;result = oppDel(2, 3);

BinaryOperation類是從MulticastDelegate類派生而來的，MulticastDelegate提供了每個委託都有的內部委託列表實現，而這些委託均派生自抽象類別Delegate（本部落格事件章節有詳細介紹）。編譯器也聲明了兩個方法來管理非同步方法呼叫調用。BeginInvoke()和EndInvoke()，而他們的正確使用是本章節的主題。

 

非同步呼叫的編程模型
要支援非同步呼叫，多線程是必不可少的。如果.Net為每個非同步呼叫方法都建立一個新線程，無疑是一個巨大的資源浪費，同時也會導致效能的損失。一個比較好的方法是使用已經建立的背景工作執行緒池。.Net中正有這樣的線程池，被稱為.Net線程池。在.Net中隱蔽了非同步呼叫的互動。這裡我們主要闡述阻塞、等待、輪循、完成回調。

總的思路是：BeginInvoke()發起一個非同步方法呼叫調用，在將請求放入隊列時，會短暫的阻塞用戶端，然後控制權又回到用戶端。EndInvoke()管理方法的完成，包括輸出參數和傳回值，以及錯誤處理。

 

使用BeginInvoke()和EndInvoke()

 編譯器產生的BeginInvoke()和EndInvoke()有如下格式：

public virtual IAsyncResult BeginInvoke(<input and input/output parameters>, AsyncCallback callback, object asyncState);public virtual <return value> EndInvoke(<outpub and input/output parameters>, IAsyncResult asyncResult);

BeginInvoke接受兩個額外參數：AsyncCallback回調和asyncState對象，這兩個不在原始委託簽名中。回調參數實際上是一個委派物件，代表對一個回調方法的引用，該方法用於接收方法完成事件的通知。asyncState是一個通用對象，該對象傳遞任何狀態資訊，這些資訊是處理方法完成的一方所必須的。這兩個參數是可選的，可以傳遞兩個null或選擇其一。

Calculator c = new Calculator();BinaryOperation oppDel = c.Add;oppDel.BeginInvoke(2, 3, null, null);

通過這樣的方式，任意一個類都支援同步或非同步呼叫。

 

如何獲得非同步方法呼叫調用結果

從上面的代碼不難看出BeginInvoke方法返回一個實現了IAsyncResult介面對象，IAsyncResult定義如下：

public interface IAsyncResult{    object AsyncState{get;}    WaitHandle AsyncWaitHandle{get;}    bool CompletedSynchronously{get;}    bool IsCompleted{get;}}

我們可以看到，在.Net中使用IAsynResult對象唯一標示BeginInvoke方法的傳回值，你可以把IAsyncResult對象傳遞給EndInvoke()，以此標識需要取得那個非同步方法呼叫的執行結果。

介面添加一個《非同步計算1》按鈕，

Click事件

private void button2_Click(object sender, EventArgs e){    Calculator c = new Calculator();    BinaryOperation oppDel = c.Add;    IAsyncResult asyncResult1 = oppDel.BeginInvoke(2, 3, null, null);    IAsyncResult asyncResult2 = oppDel.BeginInvoke(5, 5, null, null);    // 注意輸出順序     MessageBox.Show(oppDel.EndInvoke(asyncResult2).ToString());    MessageBox.Show(oppDel.EndInvoke(asyncResult1).ToString());}

輸出結果10,5
上面案例展示幾個關鍵點：

1、EndInvoke主要用途是擷取輸出參數的和方法的傳回值，EndInvoke阻塞了調用者直到他等待的方法傳回值。

2、同一個委派物件會有多個非同步呼叫，如oppDel委派物件，我們進行了兩次BeginInvoke。我們通過傳入EndInvoke的IAsyncResult對象標識對應關係。

3、非同步呼叫順序是不可測的，所以不要對次序做任何假設。

 

 

 

 

 

非同步呼叫的優點

非同步呼叫可以提高應用程式的可用性

提高其輸送量和效能

提供更好的向外擴充能力

 

 

 

 

 

 

 

 

持續更新中...