簡單實現(xiàn)C#異步操作

來源：本站原創(chuàng)|時間：2020-01-10|欄目：C#教程|點擊：次

在.net4.0以后異步操作,并行計算變得異常簡單,但是由于公司項目開發(fā)基于.net3.5所以無法用到4.0的并行計算以及Task等異步編程。因此,為了以后更方便的進行異步方式的開發(fā),我封裝實現(xiàn)了異步編程框架,通過BeginInvoke、EndInvoke的方式實現(xiàn)異步編程。

一、框架結(jié)構(gòu)

整個框架包括四個部分

1、基類抽象Opeartor
我把每個異步執(zhí)行過程稱為一個Operate,因此需要一個Opeartor去執(zhí)行
2、FuncAsync
異步的Func
3、ActionAsync
異步的Action
4、Asynchorus
對ActionAsync和FuncAsync的封裝

Operator
Operator是一個抽象類,實現(xiàn)了IOperationAsync和IContinueWithAsync兩個接口。
IOperationAsync實現(xiàn)了異步操作,IContinueWithAsync實現(xiàn)了類似于Task的ContinueWith方法,在當(dāng)前異步操作完成后繼續(xù)進行的操作

IOperationAsync接口詳解

public interface IOperationAsync
{
  IAsyncResult Invoke();
  void Wait();
  void CompletedCallBack(IAsyncResult ar);
  void CatchException(Exception exception);
}

Invoke():異步方法的調(diào)用
Wait():等待異步操作執(zhí)行
CompletedCallBack():操作完成回調(diào)
CatchException():抓取異常

IContinueWithAsync接口詳情

public interface IContinueWithAsync
{
  Operator Previous { get; set; }
  Operator Next { get; set; }
  Operator ContinueWithAsync(Action action);
  Operator ContinueWithAsync<TParameter>(Action<TParameter> action, TParameter parameter);
}

Previous:前一個操作
Next:下一個操作
ContinueWithAsync():異步繼續(xù)操作

public abstract class Operator : IOperationAsync, IContinueWithAsync
{
  public IAsyncResult Middle;
  public readonly string Id;
  public Exception Exception { get; private set; }
  public Operator Previous { get; set; }
  public Operator Next { get; set; }
  protected Operator()
  {
    Id = Guid.NewGuid().ToString();
  }
  public abstract IAsyncResult Invoke();
  protected void SetAsyncResult(IAsyncResult result)
  {
    this.Middle = result;
  }
  public virtual void Wait()
  {
    if (!Middle.IsCompleted) Middle.AsyncWaitHandle.WaitOne();
  }
  public virtual void CompletedCallBack(IAsyncResult ar)
  {
  }
  public void CatchException(Exception exception)
  {
    this.Exception = exception;
  }
  protected Operator ContinueAsync()
  {
    if (Next != null) Next.Invoke();
    return Next;
  }
  public virtual Operator ContinueWithAsync(Action action)
  {
    Next = new ActionAsync(action);
    Next.Previous = this;
    return Next;
  }
  public virtual Operator ContinueWithAsync<TParameter>(Action<TParameter> action, TParameter parameter)
  {
    Next = new ActionAsync<TParameter>(action, parameter);
    Next.Previous = this;
    return Next;
  }
  public virtual Operator ContinueWithAsync<TResult>(Func<TResult> func)
  {
    Next = new FuncAsync<TResult>();
    Next.Previous = this;
    return Next;
  }
  public virtual Operator ContinueWithAsync<TParameter, TResult>(Func<TParameter, TResult> func,
    TParameter parameter)
  {
    Next = new FuncAsync<TParameter, TResult>(func, parameter);
    Next.Previous = this;
    return Next;
  }
}

無返回異步操作
ActionAsync

public class ActionAsync : Operator
{
  private readonly Action _action;
  protected ActionAsync()
  {
  }
  public ActionAsync(Action action)
    : this()
  {
    this._action = action;
  }
  public override IAsyncResult Invoke()
  {
    var middle = _action.BeginInvoke(CompletedCallBack, null);
    SetAsyncResult(middle);
    return middle;
  }
  public override void CompletedCallBack(IAsyncResult ar)
  {
    try
    {
      _action.EndInvoke(ar);
    }
    catch (Exception exception)
    {
      this.CatchException(exception);
    }
    ContinueAsync();
  }
}
public class ActionAsync<T> : ActionAsync
{
  public T Result;
  private readonly Action<T> _action1;
  protected readonly T Parameter1;
  public ActionAsync()
  {
  }
  public ActionAsync(T parameter)
  {
    this.Parameter1 = parameter;
  }
  public ActionAsync(Action<T> action, T parameter)
  {
    this._action1 = action;
    this.Parameter1 = parameter;
  }
  public override IAsyncResult Invoke()
  {
    var result = _action1.BeginInvoke(Parameter1, CompletedCallBack, null);
    SetAsyncResult(result);
    return result;
  }
  public override void CompletedCallBack(IAsyncResult ar)
  {
    try
    {
      _action1.EndInvoke(ar);
    }
    catch (Exception exception)
    {
      this.CatchException(exception);
    }
    ContinueAsync();
  }
}

有返回異步
FuncAsync實現(xiàn)了IFuncOperationAsync接口

IFuncOperationAsync

public interface IFuncOperationAsync<T>
{
  void SetResult(T result);
  T GetResult();
}

SetResult(T result):異步操作完成設(shè)置返回值
GetResult():獲取返回值

1）、FuncAsync

public class FuncAsync<TResult> : Operator, IFuncOperationAsync<TResult>
{
private TResult _result;

public TResult Result
{
  get
  {
    if (!Middle.IsCompleted || _result == null)
    {
      _result = GetResult();
    }
    return _result;
  }
}
private readonly Func<TResult> _func1;
public FuncAsync()
{
}
public FuncAsync(Func<TResult> func)
{
  this._func1 = func;
}
public override IAsyncResult Invoke()
{
  var result = _func1.BeginInvoke(CompletedCallBack, null);
  SetAsyncResult(result);
  return result;
}
public override void CompletedCallBack(IAsyncResult ar)
{
  try
  {
    var result = _func1.EndInvoke(ar);
    SetResult(result);
  }
  catch (Exception exception)
  {
    this.CatchException(exception);
    SetResult(default(TResult));
  }
  ContinueAsync();
}
public virtual TResult GetResult()
{
  Wait();
  return this._result;
}
public void SetResult(TResult result)
{
  _result = result;
}
}
public class FuncAsync<T1, TResult> : FuncAsync<TResult>
{
protected readonly T1 Parameter1;
private readonly Func<T1, TResult> _func2;
public FuncAsync(Func<T1, TResult> action, T1 parameter1)
  : this(parameter1)
{
  this._func2 = action;
}
protected FuncAsync(T1 parameter1)
  : base()
{
  this.Parameter1 = parameter1;
}
public override IAsyncResult Invoke()
{
  var result = _func2.BeginInvoke(Parameter1, CompletedCallBack, null);
  SetAsyncResult(result);
  return result;
}
public override void CompletedCallBack(IAsyncResult ar)
{
  try
  {
    var result = _func2.EndInvoke(ar);
    SetResult(result);
  }
  catch (Exception exception)
  {
    CatchException(exception);
    SetResult(default(TResult));
  }
  ContinueAsync();
}
}

Asynchronous 異步操作封裝
ActionAsync和FuncAsync為異步操作打下了基礎(chǔ),接下來最重要的工作就是通過這兩個類執(zhí)行我們的異步操作,為此我封裝了一個異步操作類
主要封裝了以下幾個部分：

WaitAll(IEnumerable<Operator> operations):等待所有操作執(zhí)行完畢
WaitAny(IEnumerable<Operator> operations):等待任意操作執(zhí)行完畢
ActionAsync
FuncAsync
ContinueWithAction
ContinueWithFunc

后面四個包含若干個重載,這里只是籠統(tǒng)的代表一個類型的方法
WaitAll

public static void WaitAll(IEnumerable<Operator> operations)
{
foreach (var @operator in operations)
{
  @operator.Wait();
}
}

WaitAny

public static void WaitAny(IEnumerable<Operator> operations)
{
while (operations.All(o => !o.Middle.IsCompleted))
  Thread.Sleep(100);
}

等待時間可以自定義
ActionInvoke

public static Operator Invoke(Action action)
{
Operator operation = new ActionAsync(action);
operation.Invoke();
return operation;
}
public static Operator Invoke<T>(Action<T> action, T parameter)
{
Operator operation = new ActionAsync<T>(action, parameter);
operation.Invoke();
return operation;
}
public static Operator Invoke<T1, T2>(Action<T1, T2> action, T1 parameter1, T2 parameter2)
{
Operator operation = new ActionAsync<T1, T2>(action, parameter1, parameter2);
operation.Invoke();
return operation;
}

FuncInvoke

public static Operator Invoke<TResult>(Func<TResult> func)
{
Operator operation = new FuncAsync<TResult>(func);
operation.Invoke();
return operation;
}
public static Operator Invoke<TParameter, TResult>(Func<TParameter, TResult> func, TParameter parameter)
{
TParameter param = parameter;
Operator operation = new FuncAsync<TParameter, TResult>(func, param);
operation.Invoke();
return operation;
}
public static Operator Invoke<T1, T2, TResult>(Func<T1, T2, TResult> func, T1 parameter1, T2 parameter2)
{
Operator operation = new FuncAsync<T1, T2, TResult>(func, parameter1, parameter2);
operation.Invoke();
return operation;
}

ContinueWithAction

public static Operator ContinueWithAsync(IEnumerable<Operator>operators, Action action)
{
return Invoke(WaitAll, operators)
  .ContinueWithAsync(action);
}
public static Operator ContinueWithAsync<TParameter>(IEnumerable<Operator> operators, Action<TParameter> action, TParameter parameter)
{
return Invoke(WaitAll, operators)
  .ContinueWithAsync(action, parameter);
}

ContinueWithFunc

public static Operator ContinueWithAsync<TResult>(IEnumerable<Operator> operators,Func<TResult> func)
{
return Invoke(WaitAll, operators)
  .ContinueWithAsync(func);
}
public static Operator ContinueWithAsync<TParameter, TResult>(IEnumerable<Operator> operators, 
Func<TParameter, TResult> func, TParameter parameter)
{
return Invoke(WaitAll, operators)
  .ContinueWithAsync(func, parameter);
}

這里有個bug當(dāng)調(diào)用ContinueWithAsync后無法調(diào)用Wait等待,本來Wait需要從前往后等待每個異步操作,但是測試了下不符合預(yù)期結(jié)果。不過理論上來說應(yīng)該無需這樣操作,ContinueWithAsync只是為了當(dāng)上一個異步操作執(zhí)行完畢時繼續(xù)執(zhí)行的異步操作,若要等待,那不如兩個操作放到一起,最后再等待依然可以實現(xiàn)。
前面的都是單步異步操作的調(diào)用,若需要對某集合進行某個方法的異步操作,可以foreach遍歷

public void ForeachAsync(IEnumerbale<string> parameters)
{
  foreach(string p in parameters)
  {
    Asynchronous.Invoke(Tast,p);
  }
}
public void Test(string parameter)
{
  //TODO:做一些事
}

每次都需要去手寫foreach,比較麻煩,因此實現(xiàn)類似于PLinq的并行計算方法實在有必要,不過有一點差別,PLinq是采用多核CPU進行并行計算,而我封裝的僅僅遍歷集合進行異步操作而已
ForeachAction

public static IEnumerable<Operator> Foreach<TParameter>(IEnumerable<TParameter> items, Action<TParameter> action)
{
  return items.Select(t => Invoke(action, t)).ToList();
}

ForeachFunc

public static IEnumerable<Operator> Foreach<TParameter, TResult>(IEnumerable<TParameter> items, Func<TParameter, TResult> func)
{
  return items.Select(parameter => Invoke(func, parameter)).ToList();
}

如何使用
無返回值異步方法調(diào)用

public void DoSomeThing()
{
//TODO:
}

通過Asynchronous.Invoke(DoSomeThing) 執(zhí)行

public void DoSomeThing(string parameter)
{
//TODO:
}

通過Asynchronous.Invoke(DoSomeThing,parameter) 執(zhí)行

有返回值異步方法調(diào)用

public string DoSomeThing()
{
//TODO:
}

通過Asynchronous.Invoke(()=>DoSomeThing())執(zhí)行

public string DoSomeThing(string parameter)
{
//TODO:
}

通過Asynchronous.Invoke(()=>DoSomeThing(parameter))執(zhí)行,或者也可以傳入?yún)?shù)通過Asynchronous.Invoke(p=>DoSomeThing(p),parameter)

無返回值Foreach

public void Test
{
int[] parameters = {1,2,3,4,5};
Asynchronous.Foreach(parameters,Console.WriteLine);
}

有返回值Foreach

public void Test
{
int[] parameters = {1,2,3,4,5};
var operators = Asynchronous.Foreach(parameters,p=> p*2);
Asynchrous.WaitAll(operators);
Asynchronous.Foreach(operators.Cast<FuncAsync<int,int>>(),
  p=> Console.WriteLine(p.Result));
}

首先將集合每個值擴大2倍,然后輸出
異步執(zhí)行完再執(zhí)行

public void Test
{
int[] parameters = {1,2,3,4,5};
var operators = Asynchronous.Foreach(parameters,p=> p*2);
Asynchrous.ContinueWithAsync(operators,Console.WriteLine,"執(zhí)行完成");
}

每次執(zhí)行完繼續(xù)執(zhí)行
可能有時候我們需要遍歷一個集合,每個元素處理完成后我們需要輸出XX處理完成

public void Test
{
int[] parameters = {1,2,3,4,5};
var operators = Asynchronous.Foreach(parameters,p=> p*2);
Asynchronous.Foreach(operators,o=>{
  o.ContinueWithAsync(()={
    //每個元素執(zhí)行完時執(zhí)行
    if(o.Exception != null)
    {
      //之前執(zhí)行時產(chǎn)生未處理的異常,這里可以捕獲到 
    }
  });
});
}

可以實現(xiàn)鏈?zhǔn)疆惒讲僮?/strong>

public void Chain() { Asynchronous.Invoke(Console.WriteLine,1) .ContinueWithAsync(Console.WriteLine,2) .ContinueWithAsync(Console.WriteLine,3) }

這樣會按步驟輸出1,2,3
結(jié)束語

以上只是列出了部分重載方法，其他重載方法無非就是加參數(shù)，本質(zhì)實際是一樣的。

希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，在這祝大家新年快樂，新的一年大家一起努力。

上一篇：詳解C#的設(shè)計模式編程之抽象工廠模式的應(yīng)用

欄目：C#教程

下一篇：舉例說明Java多線程編程中讀寫鎖的使用

本文標(biāo)題：簡單實現(xiàn)C#異步操作

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