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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。
同步（Synchronous）：在执行某个操作时，应用程序必须等待该操作执行完成后才能继续执行。
异步（Asynchronous）：在执行某个操作时，应用程序可在异步操作执行时继续执行。实质：异步操作，启动了新的线程，主线程与方法线程并行执行。
我们已经知道，异步的实质是开启了新的线程。它与多线程的区别是什么呢？
简单的说就是：异步线程是由线程池负责管理，而多线程，我们可以自己控制，当然在多线程中我们也可以使用线程池。
就拿网络扒虫而言，如果使用异步模式去实现，它使用线程池进行管理。异步操作执行时，会将操作丢给线程池中的某个工作线程来完成。当开始I/O操作的时候，异步会将工作线程还给线程池，这意味着获取网页的工作不会再占用任何CPU资源了。直到异步完成，即获取网页完毕，异步才会通过回调的方式通知线程池。可见，异步模式借助于线程池，极大地节约了CPU的资源。
注：DMA（Direct Memory Access）直接内存存取，顾名思义DMA功能就是让设备可以绕过处理器，直接由内存来读取资料。通过直接内存访问的数据交换几乎可以不损耗CPU的资源。在硬件中，硬盘、网卡、声卡、显卡等都有直接内存访问功能。异步编程模型就是让我们充分利用硬件的直接内存访问功能来释放CPU的压力。
两者的应用场景：
计算密集型工作，采用多线程。
IO密集型工作，采用异步机制。
.NET Framework 的许多方面都支持异步编程功能，这些方面包括：
1）文件 IO、流 IO、套接字 IO。
2）网络。
3）远程处理信道（HTTP、TCP）和代理。
4）使用 ASP.NET 创建的 XML Web services。
5）ASP.NET Web 窗体。
6）使用 MessageQueue 类的消息队列。
.NET Framework 为异步操作提供两种设计模式：
1）使用 IAsyncResult 对象的异步操作。
2）使用事件的异步操作。
IAsyncResult 设计模式允许多种编程模型，但更加复杂不易学习，可提供大多数应用程序都不要求的灵活性。可能的话，类库设计者应使用事件驱动模型实现异步方法。在某些情况下，库设计者还应实现基于 IAsyncResult 的模型。
使用 IAsyncResult 设计模式的异步操作是通过名为 Begin操作名称和End操作名称的两个方法来实现的，这两个方法分别开始和结束异步操作操作名称。例如，FileStream 类提供 BeginRead 和 EndRead 方法来从文件异步读取字节。这两个方法实现了 Read 方法的异步版本。在调用 Begin操作名称后，应用程序可以继续在调用线程上执行指令，同时异步操作在另一个线程上执行。每次调用 Begin操作名称 时，应用程序还应调用 End操作名称来获取操作的结果。Begin操作名称 方法开始异步操作操作名称并返回一个实现 IAsyncResult 接口的对象。 .NET Framework 允许您异步调用任何方法。定义与您需要调用的方法具有相同签名的委托；公共语言运行库将自动为该委托定义具有适当签名的 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法。
IAsyncResult 对象存储有关异步操作的信息。下表提供了有关异步操作的信息。
|
名称 |
说明 |
|
AsyncState |
获取用户定义的对象，它限定或包含关于异步操作的信息。 |
|
AsyncWaitHandle |
获取用于等待异步操作完成的 WaitHandle。 |
|
CompletedSynchronously |
获取一个值，该值指示异步操作是否同步完成。 |
|
IsCompleted |
获取一个值，该值指示异步操作是否已完 |
5、应用实例
案例1-读取文件
通常读取文件是一个比较耗时的工作，特别是读取大文件的时候，常见的上传和下载。但是我们又不想让用户一直等待，用户同样可以进行其他操作，可以使得系统有良好的交互性。这里我们写了同步调用和异步调用来进行比较说明。
读取文件类
using System;
using System.IO;
using System.Threading;
namespace AsynSample
{
class FileReader
{
/// <summary>
/// 缓存池
/// </summary>
private byte[] Buffer { get; set; }
/// <summary>
/// 缓存区大小
/// </summary>
public int BufferSize { get; set; }
public FileReader(int bufferSize)
{
this.BufferSize = bufferSize;
this.Buffer = new byte[BufferSize];
}
/// <summary>
/// 同步读取文件
/// </summary>
/// <param name="path">文件路径</param>
public void SynsReadFile(string path)
{
Console.WriteLine("同步读取文件 begin");
using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open))
{
fs.Read(Buffer, 0, BufferSize);
string output = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(Buffer);
Console.WriteLine("读取的文件信息：{0}",output);
}
Console.WriteLine("同步读取文件 end");
}
/// <summary>
/// 异步读取文件
/// </summary>
/// <param name="path"></param>
public void AsynReadFile(string path)
{
Console.WriteLine("异步读取文件 begin");
//执行Endread时报错，fs已经释放，注意在异步中不能使用释放需要的资源
//using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open))
//{
// Buffer = new byte[BufferSize];
// fs.BeginRead(Buffer, 0, BufferSize, AsyncReadCallback, fs);
//}
if (File.Exists(path))
{
FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open);
fs.BeginRead(Buffer, 0, BufferSize, AsyncReadCallback, fs);
}
else
{
Console.WriteLine("该文件不存在");
}
}
/// <summary>
///
/// </summary>
/// <param name="ar"></param>
void AsyncReadCallback(IAsyncResult ar)
{
FileStream stream = ar.AsyncState as FileStream;
if (stream != null)
{
Thread.Sleep(1000);
//读取结束
stream.EndRead(ar);
stream.Close();
string output = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(this.Buffer);
Console.WriteLine("读取的文件信息：{0}", output);
}
}
}
}
测试用例
using System;
using System.Threading;
namespace AsynSample
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
FileReader reader = new FileReader(1024);
//改为自己的文件路径
string path = "C:\\Windows\\DAI.log";
Console.WriteLine("开始读取文件了...");
//reader.SynsReadFile(path);
reader.AsynReadFile(path);
Console.WriteLine("我这里还有一大滩事呢.");
DoSomething();
Console.WriteLine("终于完事了，输入任意键，歇着！");
Console.ReadKey();
}
/// <summary>
///
/// </summary>
static void DoSomething()
{
Thread.Sleep(1000);
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
if (i % 888 == 0)
{
Console.WriteLine("888的倍数：{0}",i);
}
}
}
}
}
输出结果：
同步输出：
异步输出：
结果分析：
如果是同步读取，在读取时，当前线程读取文件，只能等到读取完毕，才能执行以下的操作
而异步读取，是创建了新的线程，读取文件，而主线程，继续执行。我们可以开启任务管理器来进行监视。
案例二--基于委托的异步操作
系统自带一些类具有异步调用方式，如何使得自定义对象也具有异步功能呢？
我们可以借助委托来轻松实现异步。
说到BeginInvoke，EndInvoke就不得不停下来看一下委托的本质。为了便于理解委托，我定义一个简单的委托：
public delegate string MyFunc(int num, DateTime dt);
我们再来看一下这个委托在编译后的程序集中是个什么样的：
委托被编译成一个新的类型，拥有BeginInvoke，EndInvoke，Invoke这三个方法。前二个方法的组合使用便可实现异步调用。第三个方法将以同步的方式调用。 其中BeginInvoke方法的最后二个参数用于回调，其它参数则与委托的包装方法的输入参数是匹配的。 EndInvoke的返回值与委托的包装方法的返回值匹配。
异步实现文件下载：
using System;
using System.Text;
namespace AsynSample
{
/// <summary>
/// 下载委托
/// </summary>
/// <param name="fileName"></param>
public delegate string AysnDownloadDelegate(string fileName);
/// <summary>
/// 通过委托实现异步调用
/// </summary>
class DownloadFile
{
/// <summary>
/// 同步下载
/// </summary>
/// <param name="fileName"></param>
public string Downloading(string fileName)
{
string filestr = string.Empty;
Console.WriteLine("下载事件开始执行");
System.Threading.Thread.Sleep(3000);
Random rand = new Random();
StringBuilder builder =new StringBuilder();
int num;
for(int i=0;i<100;i++)
{
num = rand.Next(1000);
builder.Append(i);
}
filestr = builder.ToString();
Console.WriteLine("下载事件执行结束");
return filestr;
}
/// <summary>
/// 异步下载
/// </summary>
public IAsyncResult BeginDownloading(string fileName)
{
string fileStr = string.Empty;
AysnDownloadDelegate downloadDelegate = new AysnDownloadDelegate(Downloading);
return downloadDelegate.BeginInvoke(fileName, Downloaded, downloadDelegate);
}
/// <summary>
/// 异步下载完成后事件
/// </summary>
/// <param name="result"></param>
private void Downloaded(IAsyncResult result)
{
AysnDownloadDelegate aysnDelegate = result.AsyncState as AysnDownloadDelegate;
if (aysnDelegate != null)
{
string fileStr = aysnDelegate.EndInvoke(result);
if (!string.IsNullOrEmpty(fileStr))
{
Console.WriteLine("下载文件：{0}", fileStr);
}
else
{
Console.WriteLine("下载数据为空!");
}
}
else
{
Console.WriteLine("下载数据为空!");
}
}
}
}
通过案例，我们发现，使用委托能够很轻易的实现异步。这样，我们就可以自定义自己的异步操作了。
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原文地址：http://www.cnblogs.com/Alex80/p/4779702.html
