1、什么是異步？
異步操作通常用于執(zhí)行完成時間可能較長的任務(wù)，如打開大文件、連接遠(yuǎn)程計算機(jī)或查詢數(shù)據(jù)庫。異步操作在主應(yīng)用程序線程以外的線程中執(zhí)行。應(yīng)用程序調(diào)用方法異步執(zhí)行某個操作時，應(yīng)用程序可在異步方法執(zhí)行其任務(wù)時繼續(xù)執(zhí)行。
2、同步與異步的區(qū)別
同步（Synchronous）：在執(zhí)行某個操作時，應(yīng)用程序必須等待該操作執(zhí)行完成后才能繼續(xù)執(zhí)行。
異步（Asynchronous）：在執(zhí)行某個操作時，應(yīng)用程序可在異步操作執(zhí)行時繼續(xù)執(zhí)行。實(shí)質(zhì)：異步操作，啟動了新的線程，主線程與方法線程并行執(zhí)行。
3、異步和多線程的區(qū)別
我們已經(jīng)知道，異步的實(shí)質(zhì)是開啟了新的線程。它與多線程的區(qū)別是什么呢？
簡單的說就是：異步線程是由線程池負(fù)責(zé)管理，而多線程，我們可以自己控制，當(dāng)然在多線程中我們也可以使用線程池。
就拿網(wǎng)絡(luò)扒蟲而言，如果使用異步模式去實(shí)現(xiàn)，它使用線程池進(jìn)行管理。異步操作執(zhí)行時，會將操作丟給線程池中的某個工作線程來完成。當(dāng)開始I/O操作的時候，異步會將工作線程還給線程池，這意味著獲取網(wǎng)頁的工作不會再占用任何CPU資源了。直到異步完成，即獲取網(wǎng)頁完畢，異步才會通過回調(diào)的方式通知線程池。可見，異步模式借助于線程池，極大地節(jié)約了CPU的資源。
注：DMA（Direct Memory Access）直接內(nèi)存存取，顧名思義DMA功能就是讓設(shè)備可以繞過處理器，直接由內(nèi)存來讀取資料。通過直接內(nèi)存訪問的數(shù)據(jù)交換幾乎可以不損耗CPU的資源。在硬件中，硬盤、網(wǎng)卡、聲卡、顯卡等都有直接內(nèi)存訪問功能。異步編程模型就是讓我們充分利用硬件的直接內(nèi)存訪問功能來釋放CPU的壓力。
兩者的應(yīng)用場景：
計算密集型工作，采用多線程。
IO密集型工作，采用異步機(jī)制。
4、異步應(yīng)用
.NET Framework 的許多方面都支持異步編程功能，這些方面包括：
1）文件 IO、流 IO、套接字 IO。
2）網(wǎng)絡(luò)。
3）遠(yuǎn)程處理信道（HTTP、TCP）和代理。
4）使用 ASP.NET 創(chuàng)建的 XML Web services。
5）ASP.NET Web 窗體。
6）使用 MessageQueue 類的消息隊(duì)列。
.NET Framework 為異步操作提供兩種設(shè)計模式：
1）使用 IAsyncResult 對象的異步操作。
2）使用事件的異步操作。
IAsyncResult 設(shè)計模式允許多種編程模型，但更加復(fù)雜不易學(xué)習(xí)，可提供大多數(shù)應(yīng)用程序都不要求的靈活性。可能的話，類庫設(shè)計者應(yīng)使用事件驅(qū)動模型實(shí)現(xiàn)異步方法。在某些情況下，庫設(shè)計者還應(yīng)實(shí)現(xiàn)基于 IAsyncResult 的模型。
使用 IAsyncResult 設(shè)計模式的異步操作是通過名為 Begin操作名稱和End操作名稱的兩個方法來實(shí)現(xiàn)的，這兩個方法分別開始和結(jié)束異步操作操作名稱。例如，F(xiàn)ileStream 類提供 BeginRead 和 EndRead 方法來從文件異步讀取字節(jié)。這兩個方法實(shí)現(xiàn)了 Read 方法的異步版本。在調(diào)用 Begin操作名稱后，應(yīng)用程序可以繼續(xù)在調(diào)用線程上執(zhí)行指令，同時異步操作在另一個線程上執(zhí)行。每次調(diào)用 Begin操作名稱 時，應(yīng)用程序還應(yīng)調(diào)用 End操作名稱來獲取操作的結(jié)果。Begin操作名稱 方法開始異步操作操作名稱并返回一個實(shí)現(xiàn) IAsyncResult 接口的對象。 .NET Framework 允許您異步調(diào)用任何方法。定義與您需要調(diào)用的方法具有相同簽名的委托；公共語言運(yùn)行庫將自動為該委托定義具有適當(dāng)簽名的 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法。
IAsyncResult 對象存儲有關(guān)異步操作的信息。下表提供了有關(guān)異步操作的信息。
| 名稱 | 說明 |
| AsyncState | 獲取用戶定義的對象，它限定或包含關(guān)于異步操作的信息。 |
| AsyncWaitHandle | 獲取用于等待異步操作完成的 WaitHandle。 |
| CompletedSynchronously | 獲取一個值，該值指示異步操作是否同步完成。 |
| IsCompleted | 獲取一個值，該值指示異步操作是否已完 |
5、應(yīng)用實(shí)例
案例1-讀取文件
通常讀取文件是一個比較耗時的工作，特別是讀取大文件的時候，常見的上傳和下載。但是我們又不想讓用戶一直等待，用戶同樣可以進(jìn)行其他操作，可以使得系統(tǒng)有良好的交互性。這里我們寫了同步調(diào)用和異步調(diào)用來進(jìn)行比較說明。
讀取文件類
using System;using System.IO;using System.Threading;namespace AsynSample{ class FileReader { /// <summary> /// 緩存池 /// </summary> private byte[] Buffer { get; set; } /// <summary> /// 緩存區(qū)大小 /// </summary> public int BufferSize { get; set; } public FileReader(int bufferSize) { this.BufferSize = bufferSize; this.Buffer = new byte[BufferSize]; } /// <summary> /// 同步讀取文件 /// </summary> /// <param name="path">文件路徑</param> public void SynsReadFile(string path) { Console.WriteLine("同步讀取文件 begin"); using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Open)) { fs.Read(Buffer, 0, BufferSize); string output = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(Buffer); Console.WriteLine("讀取的文件信息：{0}",output); } Console.WriteLine("同步讀取文件 end"); } /// <summary> /// 異步讀取文件 /// </summary> /// <param name="path"></param> public void AsynReadFile(string path) { Console.WriteLine("異步讀取文件 begin"); //執(zhí)行Endread時報錯，fs已經(jīng)釋放，注意在異步中不能使用釋放需要的資源 //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("該文件不存在"); } } /// <summary> /// /// </summary> /// <param name="ar"></param> void AsyncReadCallback(IAsyncResult ar) { FileStream stream = ar.AsyncState as FileStream; if (stream != null) { Thread.Sleep(1000); //讀取結(jié)束 stream.EndRead(ar); stream.Close(); string output = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(this.Buffer); Console.WriteLine("讀取的文件信息：{0}", output); } } }}測試用例
using System;using System.Threading;namespace AsynSample{ class Program { static void Main(string[] args) { FileReader reader = new FileReader(1024); //改為自己的文件路徑 string path = "C://Windows//DAI.log"; Console.WriteLine("開始讀取文件了..."); //reader.SynsReadFile(path); reader.AsynReadFile(path); Console.WriteLine("我這里還有一大灘事呢."); DoSomething(); Console.WriteLine("終于完事了，輸入任意鍵，歇著！"); Console.ReadKey(); } /// <summary> /// /// </summary> static void DoSomething() { Thread.Sleep(1000); for (int i = 0; i < 10000; i++) { if (i % 888 == 0) { Console.WriteLine("888的倍數(shù)：{0}",i); } } } }}輸出結(jié)果：
同步輸出：
異步輸出：
結(jié)果分析：
如果是同步讀取，在讀取時，當(dāng)前線程讀取文件，只能等到讀取完畢，才能執(zhí)行以下的操作
而異步讀取，是創(chuàng)建了新的線程，讀取文件，而主線程，繼續(xù)執(zhí)行。我們可以開啟任務(wù)管理器來進(jìn)行監(jiān)視。
案例二--基于委托的異步操作
系統(tǒng)自帶一些類具有異步調(diào)用方式，如何使得自定義對象也具有異步功能呢？
我們可以借助委托來輕松實(shí)現(xiàn)異步。
說到BeginInvoke，EndInvoke就不得不停下來看一下委托的本質(zhì)。為了便于理解委托，我定義一個簡單的委托：
public delegate string MyFunc(int num, DateTime dt);
我們再來看一下這個委托在編譯后的程序集中是個什么樣的：
委托被編譯成一個新的類型，擁有BeginInvoke，EndInvoke，Invoke這三個方法。前二個方法的組合使用便可實(shí)現(xiàn)異步調(diào)用。第三個方法將以同步的方式調(diào)用。 其中BeginInvoke方法的最后二個參數(shù)用于回調(diào)，其它參數(shù)則與委托的包裝方法的輸入?yún)?shù)是匹配的。 EndInvoke的返回值與委托的包裝方法的返回值匹配。
異步實(shí)現(xiàn)文件下載：
using System;using System.Text;namespace AsynSample{ /// <summary> /// 下載委托 /// </summary> /// <param name="fileName"></param> public delegate string AysnDownloadDelegate(string fileName); /// <summary> /// 通過委托實(shí)現(xiàn)異步調(diào)用 /// </summary> class DownloadFile { /// <summary> /// 同步下載 /// </summary> /// <param name="fileName"></param> public string Downloading(string fileName) { string filestr = string.Empty; Console.WriteLine("下載事件開始執(zhí)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("下載事件執(zhí)行結(jié)束"); return filestr; } /// <summary> /// 異步下載 /// </summary> public IAsyncResult BeginDownloading(string fileName) { string fileStr = string.Empty; AysnDownloadDelegate downloadDelegate = new AysnDownloadDelegate(Downloading); return downloadDelegate.BeginInvoke(fileName, Downloaded, downloadDelegate); } /// <summary> /// 異步下載完成后事件 /// </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("下載文件：{0}", fileStr); } else { Console.WriteLine("下載數(shù)據(jù)為空!"); } } else { Console.WriteLine("下載數(shù)據(jù)為空!"); } } }}通過案例，我們發(fā)現(xiàn)，使用委托能夠很輕易的實(shí)現(xiàn)異步。這樣，我們就可以自定義自己的異步操作了。
以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持VEVB武林網(wǎng)。
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