(C#)异步编程(进程，线程，计时器)

(C#)异步编程(进程，线程，计时器)

 

进程
 - 启动一个程序时，系统在内存中创建了一个新的进程(process).
 - 进程就是一组资源，他们构成了一个正在运行的程序。这些资源包括虚拟地址空间，文件句柄以及程序启动需要的其他东西载体。

 

线程
 - 在进程中，系统创建了一个叫做线程(thread)的内核对象，线程体现了一个程序的真实执行情况。
 - 程序开始运行时，系统在线程中开始执行Main方法的第一条语句。
 - 线程时由系统负责调度的处理器(不是进程)上的执行单位.

 

同步编程
 - 程序只有一个线程，从程序的第一行语句到最后一行语句顺序执行。

 

异步编程
 - 程序发起多个线程，理论上是同一时间执行。（实际上，不是完全真的在同一时间执行,处理器会按照时间片轮流执行)

多线程处理
 - 在程序中使用多个线程叫做多线程处理。增加了程序的负荷和额外的复杂度。
 - 为了帮我们降低创建和销毁线程相关的成本，CLR为每一个进程维护了一个线程池(thread pool). 一开始进程的线程时空的，如果进

程使用的线程被创建，并且完成了线程的执行，它不会被销毁，而是加入到进程的线程池中。之后，如果进程需要另外一个线程，CLR会

从池中还原一个线程，就节省了很多时间。
 - 多线程处理对GUI编程非常重要，保持良好的用户体验。

 

异步编程模式
 - C#有个简单易用的机制用于异步执行方法，那就是使用委托。
 - 如果委托对象在调用列表中只有一个方法，它就可以异步执行这个方法。
 - 委托类有两个方法，叫做BeginInvoke 和 EndInvoke
    * 使用方法如下:
   当调用委托的BeginInvoke方法是，它开始在线程中的独立线程上执行引用方法，并且立即返回原始线程。原始线程可以继续，而引用

方法会在线程池中并行执行。
   当程序希望获取已完成的异步方法的结果时，可以检查BeginInvoker返回的IAsyncResult的IsCompleted 属性，或调用委托的

EndInvoke方法来等待委托完成.

 - 异步方法调用的3种标准模式.
  (1)等待-直到完成(wait-until-done).
     -> 在发起了异步方法以及做了一些其他处理之后，原始线程就中断并且等异步方法完成之后再继续。
  (2)轮询(polling)
     -> 原始线程定期检查发起的线程是否完成，如果没有则可以继续做一些其他的事情.
  (3)回调(callback)
     -> 原始线程一直执行，无需等待或检查发起的线程是否完成。
    
BeginInvoke 和 EndInvoke
 - BeginInvoke 从线程池中获取一个线程并且在新的线程开始时运行引用方法。
 - BeginInvoke 返回给调用线程一个实现IAsyncResult接口的对象，这个接口引用包含了异步方法的当前状态，原始线程然后可以继续

执行。

delegate long MyDel( int first, int second); //声明委托
...
static long Sum(int x, int y) { ...}         //定义方法来匹配委托。
...
MyDel del = new MyDel(Sum);        //创建委托对象.

//调用委托对象的BeginInvoke方法并且提供了参数3,5, callback(设null), state (设null) .
IAsyncResult iar = del.BeginInvoke (3,5,null,null);

EndInvoke 方法用来获取由异步方法调用返回的值，并且释放线程使用的资源。

long result = del.EndInvoke(iar);

EndInvoke 提供了从异步方法调用的所有输出，包括ref 和out 参数. 如果委托的引用方法有ref 或out 参数, 他们必须包含在

EndInvoke 的参数列表中.

long result = del.EndInvoke(out someInt, iar);

等待-直到-结束(wait-untill-done)模式
- 原始线程发起一个异步方法的调用，做一些其他的处理，然后停止并等待，一直到线程结束。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

using System.Threading; 

//声明委托
delegate long MyDel(int first, int second);


namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        static long Sum(int x, int y)  //声明方法匹配委托，用于异步执行。
        {
            Console.WriteLine(" Inside Sum");
            Thread.Sleep(3000);

            return (x + y); 

        }
        static void Main()
        {
            MyDel del = new MyDel(Sum);

            Console.WriteLine("Before BeginInvoke");
            IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(3, 5, null, null); // 开始异步调用
            Console.WriteLine("After BreginInvoke");
            Console.WriteLine("Doing stuff");
            long result = del.EndInvoke(iar);  //等待结束并获取结果
            Console.WriteLine("After EndInvoke:{0}", result); 
        }
    }
}

 

输出:
Before BeginInvoke
After BeginInvoke
Doing stuff
 Inside Sum
After EndInvoke: 8      //等待3秒后，显示结果.

轮询(polling)模式
-原始线程发起了异步方法的调用，做一些其他事情，然后用IAsyncResult对象的IsComplete属性来定期检查开启的线程是否完成。如果

异步方法已经完成，原始线程就调用EndInvoke 并继续。否则，做一些其他的处理，然后再来定期检查。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

using System.Threading; 

//声明委托
delegate long MyDel(int first, int second);


namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        static long Sum(int x, int y)  //声明方法匹配委托，用于异步执行。
        {
            Console.WriteLine(" Inside Sum");
            Thread.Sleep(5000);

            return (x + y); 

        }
        static void Main()
        {
            MyDel del = new MyDel(Sum);

            Console.WriteLine("Before BeginInvoke");
            IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(3, 5, null, null); // 开始异步调用
            Console.WriteLine("After BreginInvoke");
            
            //检查异步方法是否完成
            while (!iar.IsCompleted)
            {
                Console.WriteLine("Not done, wait for 1 more second.");
                //处理一些其他事情
                Thread.Sleep(1000);
            }
            Console.WriteLine("Done");

            long result = del.EndInvoke(iar);  //等待结束并获取结果
            Console.WriteLine("After EndInvoke:{0}", result); 
        }
    }
}

 

输出:
Before BeginInvoke
After BeginInvoke
Not done, wait for 1 more second.
 Inside Sum
Not done, wait for 1 more second.
Not done, wait for 1 more second.
Not done, wait for 1 more second.
Not done, wait for 1 more second.
Done
After EndInvoke:8 

 

回调(callback)模式
-一旦初始线程发起了异步方法，就自己管自己，不再考虑同步。当异步方法调用结束后，系统调用一个用户自定义的方法来处理结果，

并且调用委托的EndInvoke 方法.
-BeginInvoke的参数列表中个最后的两个额外参数被回调方法用作:
 第一个参数,callback，是回调方法的名字.
 第二个参数，state，可以使null 或者传入回调方法的一个对象的引用。通过IAsyncResult参数的AsyncState属性来获取这个对象，参

数的类型是object.

回调方法
void asyncCallback(IAsyncResult iar)

IAsyncResult iar1=del.BeginInvoke(3,5,new AsyncCallback(CallWhenDone),null);
或 IAsyncResult iar1=del.BeginInvoke(3,5,CallWhenDone,null);

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

using System.Threading;
using System.Runtime.Remoting.Messaging; //调用AsyncResult类型.

//声明委托
delegate long MyDel(int first, int second);


namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        static long Sum(int x, int y)  //声明方法匹配委托，用于异步执行。
        {
            Console.WriteLine(" Inside Sum");
            Thread.Sleep(500);    //备注A

            return (x + y); 

        }

        static void CallWhenDone(IAsyncResult iar)
        {
            Console.WriteLine("  Insdie CallWhenDone.");
            AsyncResult ar = (AsyncResult)iar;
            MyDel del = (MyDel)ar.AsyncDelegate;
            long result = del.EndInvoke(iar);
            Console.WriteLine("  The result is : {0}", result); 
        }

        static void Main()
        {
            MyDel del = new MyDel(Sum);

            Console.WriteLine("Before BeginInvoke");
            IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(3, 5, new AsyncCallback(CallWhenDone), null); // 开始异步调用
            Console.WriteLine("Doing more work in main,ie. wait for 1 more second.");
            Thread.Sleep(1000);
            Console.WriteLine("Done with Main.");

        }
    }
}

 

输出:
Before BeginInvoke
Doing more work in main, ie. wait for 1 more second.
 Inside Sum
  Inside CallWhenDone.
  The result is : 8
Done with Main.

备注A: 如果将此处修改为:  Thread.Sleep(5000);
则输出:
Before BeginInvoke
Doing more work in main, ie. wait for 1 more second.
 Inside Sum
Done with Main.

 

计时器
- 计时器在每次时间到期之后调用回调方法。回调放必须是TimerCallback委托形式的.
  void TimerCallback(object state)
- 当计时器到期后，系统会从线程池中的线程上开启一个回调方法，提供state对象作为其参数,并且开始运行.
- 可以设置的计时器的一些特性如下:
  dueTime:是回调方法首次被调用之前的时间。如果dueTime被设置为特殊的值Timeout Infinite ,则计时器不会开始。如果被设置为0,

回调函数会被立即调用.
  period 是两次成功调用回调函数之间的时间间隔。如果它的值设置为Timeout.Infinite,回调在首次被调用之后不会再被调用.
  state 可以使null 或在每次回调方法执行时要传入的对象的引用。

Timer类的最为常用的构造函数如下:
Timer(TimerCallback callback, object state, uint dueTime, uint period)

创建Timer对象的一个实例：
 //MyCallback是回调的名字,someObject是传给回调的对象, 2000毫秒后第一次调用，以后每隔1000毫秒调用一次.
Timer myTimer = new Timer( MyCallback, someObject, 2000, 1000 ) ;

Timer对象被创建后，我们还可以使用Change方法来改变 dueTime 或 period.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

using System.Threading;

namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        int TimesCalled = 0;

        void Display(Object state)
        {
            Console.WriteLine("{0} {1}", (string)state, ++TimesCalled);
            
        }

        static void Main()
        {
            Program p = new Program();
            Timer myTimer = new Timer(p.Display, "Processing timer event", 2000, 1000);
            Console.WriteLine("Timer Start.");
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

 

输出:
Timer Start.
Processing timer event 1
Processing timer event 2
Processing timer event 3
Processing timer event 4
Processing timer event 5
Processing timer event 6
...
(每隔一秒会增加一行输出 ) 

.NET BCL 还提供了其他几个计时器类.

System.Windows.Forms.Timer -> 主要用于GUI编程.
- 这个类在Windows应用程序中使用，可以定期把WM_TIMER消息放到程序的消息队列中.
- 当程序从队列获取消息后，它会在主用户接口线程中异步处理。

System.Timers.Timer
- 包含很多成员，可以通过属性和方法来操作计时器。
- 这个计时器可以运行在用户接口线程或工作者线程上。