13.1.3 理解工作流的运行

13.1.3 理解工作流的运行

从前一章我们知道，用计算表达式写的 F# 代码，会转换成使用基本操作的表达式，由适当计算生成器提供。对于异步工作流来说，let! 结构转换成对 async.Bind 的调用，return 转换成 async.Return；此外，异步工作流自动延迟，因此，计算本身打包装到额外的基本操作中，确保整个代码包含在一个函数中，这个函数在后面工作流启动时执行。清单 13.3 是清单 13.2 工作流转换后的版本。

清单13.3 显式构造异步工作流 (F#)

async.Delay(fun () –>
  let request = HttpWebRequest.Create(url)
  async.Bind(request.AsyncGetResponse(), fun response –>
    async.Using(response, fun response –>
      let stream = response.GetResponseStream()
      async.Using(new StreamReader(stream), fun reader –>
        reader.AsyncReadToEnd() )
    )
  )
)

Delay 成员把函数包装到工作流值中，可以在以后执行。Lambda 函数体作为创建 HTTP 请求的参数值，使用自定义的异步值绑定，把值指定给 resp 符号。编译器把每个 use 绑定转换成对 Using 成员的调用，这是另一个基本操作，可以通过计算表达式生成器可选地提供的。它负责在工作流结束时，释放对象，不管成功，还是有错误。
Delay 成员是计算生成器成员之一，当实现计算表达式时，可以提供。在清单 13.3 中，它以返回异步工作流（类型是 unit ->Async<’a>）的函数为参数，返回工作流的值（Async<’a>），包装了这个函数。由于有了这个基本操作，整个计算包含在一个函数中，在创建 Async<’a> 值时并不执行，这与前一章关于 option<’a> 类型的例子，非常不同。选项表示值，所以，计算表达式立即运行，执行计算，并返回新的选项值，而工作流表示计算。当我们深入了解 Async<’a> 类型之后，其意思就会变得更清晰。
在清单 13.3 中出现的另一个基本操作类型是 Bind 成员。从前一章我们知道，这是所有计算表达式的核心。在异步工作流中，Bind 可以启动操作，而不会阻塞调用者线程。下面汇总了我们使用基本操作，比如 Async.RunSynchronously，执行工作流时发生的步骤：

1、作为参数值给 Delay 基本操作的函数启动执行，同步创建表示对给定URL 的 HTTP 请求的对象。
2、调用 AsyncGetResponse，结果是基本的异步工作流操作，知道如何启动请求，当操作完成时调用指定的函数。
3、我们执行 Bind 成员，第一个参数为第二步中的工作流，另一个参数为函数，参数为 HTTP 响应，函数体为工作流完成时应该执行的操作。这个函数称为连续（continuation），这个术语我们已经看到过（在第十章讨论递归时，我们使用过，是作为累加器参数，为了累加更多的代码，在以后运行）。
4、Bind 成员运行由 AsyncGetResponse 创建的工作流，向它传递指定的连续。基本工作流操作然后调用 .NET 的 BeginGetResponse 方法，指示系统启动下载响应，当操作完成时调用给定连续。在这里，Bind 成员返回，正在执行操作的线程被释放，可以继续做其它工作，或者返回给线程池。
5、当响应准备就绪时，系统将调用连续。工作流使用 EndGetResponse 的 .NET 方法获得响应对象，执行提供给 Bind 成员的连续，表示工作流的其余部分。注意，系统再从线程池取得线程，因此，每次我们使用 let! 基本操作时，工作流的其余部分可能运行在不同的线程上。
关键点是，当我们执行异步工作流时，不需要等待结果；相反，我们把连续作为参数值；当工作流中的相应步骤完成时，这个连续就执行。有关异步工作流，很重要的是，我们不必显式写使用连续的代码，编译器会把 let! 基本操作转换成对 Bind 成员的调用，自动创建连续。

探究一下异步工作流的类型

我们使用异步工作流，可以不必了解所有的详节，而可能对它是如何实现的，会有点兴趣。我们已经知道，异步工作流类似于函数，表示可以在以后执行的计算。在 F# 库中，类型用函数表示。而这个类型有点复杂，最简单的异步计算可以使用下面的代码来表示：

type Async<‘T> = ((‘T -> unit) * (exn -> unit) * (unit -> unit)) –> unit

这是一个函数，有三个参数组成元组，返回 unit 值。这三个参数很重要，因为它们是连续函数，能够在异步工作流完成时调用。第一个参数是成功连续，类型为 ‘T -> unit，表示把工作流的结果作为参数，当工作流完成时，将调用这个连续，然后，它可以运行其他工作流，或者任何其他代码。第二个参数是异常连续，参数为 exn 值，这是 F# 对 .NET Exception 类型的缩写，可以猜到，它是工作流执行失败时使用的操作。第三个函数称为取消连续，工作流被取消时触发。

虽然异步工作流的精确实现细节并不是必需的，但是，能够创建自定义的基本工作流操作，相当于清单 13.3 中使用的 AsyncGetResponse 方法，非常有用。然后，可以使用其余的积木（building blocks），不需要太多的努力就能异步运行自己的代码了。