1、什么是異步？
異步操作通常用于執行完成時間可能較長的任務，如打開大文件、連接遠程計算機或查詢數據庫。異步操作在主應用程序線程以外的線程中執行。應用程序調用方法異步執行某個操作時，應用程序可在異步方法執行其任務時繼續執行。
2、同步與異步的區別
同步（Synchronous）：在執行某個操作時，應用程序必須等待該操作執行完成后才能繼續執行。
異步（Asynchronous）：在執行某個操作時，應用程序可在異步操作執行時繼續執行。實質：異步操作，啟動了新的線程，主線程與方法線程并行執行。
3、異步和多線程的區別
我們已經知道，異步的實質是開啟了新的線程。它與多線程的區別是什么呢？
簡單的說就是：異步線程是由線程池負責管理，而多線程，我們可以自己控制，當然在多線程中我們也可以使用線程池。
就拿網絡扒蟲而言，如果使用異步模式去實現，它使用線程池進行管理。異步操作執行時，會將操作丟給線程池中的某個工作線程來完成。當開始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，即獲取網頁完畢，異步才會通過回調的方式通知線程池。可見，異步模式借助于線程池，極大地節約了CPU的資源。
注：DMA（Direct Memory Access）直接內存存取，顧名思義DMA功能就是讓設備可以繞過處理器，直接由內存來讀取資料。通過直接內存訪問的數據交換幾乎可以不損耗CPU的資源。在硬件中，硬盤、網卡、聲卡、顯卡等都有直接內存訪問功能。異步編程模型就是讓我們充分利用硬件的直接內存訪問功能來釋放CPU的壓力。
兩者的應用場景：
計算密集型工作，采用多線程。
IO密集型工作，采用異步機制。
4、異步應用
.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）網絡。
3）遠程處理信道（HTTP、TCP）和代理。
4）使用 ASP.NET 創建的 XML Web services。
5）ASP.NET Web 窗體。
6）使用 MessageQueue 類的消息隊列。
.NET Framework 為異步操作提供兩種設計模式：
1）使用 IAsyncResult 對象的異步操作。
2）使用事件的異步操作。
IAsyncResult 設計模式允許多種編程模型，但更加復雜不易學習，可提供大多數應用程序都不要求的靈活性。可能的話，類庫設計者應使用事件驅動模型實現異步方法。在某些情況下，庫設計者還應實現基于 IAsyncResult 的模型。
使用 IAsyncResult 設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現的，這兩個方法分別開始和結束異步操作操作名稱。例如，FileStream 類提供 BeginRead 和 EndRead 方法來從文件異步讀取字節。這兩個方法實現了 Read 方法的異步版本。在調用 Begin操作名稱后，應用程序可以繼續在調用線程上執行指令，同時異步操作在另一個線程上執行。每次調用 Begin操作名稱 時，應用程序還應調用 End操作名稱來獲取操作的結果。Begin操作名稱 方法開始異步操作操作名稱并返回一個實現 IAsyncResult 接口的對象。 .NET Framework 允許您異步調用任何方法。定義與您需要調用的方法具有相同簽名的委托；公共語言運行庫將自動為該委托定義具有適當簽名的 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法。
IAsyncResult 對象存儲有關異步操作的信息。下表提供了有關異步操作的信息。
| 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、應用實例
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，用戶同樣可以進行其他操作，可以使得系統有良好的交互性。這里我們寫了同步調用和異步調用來進行比較說明。
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"); //執行Endread時報錯，fs已經釋放，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：{0}",i); } } } }}輸出結果：
同步輸出：
異步輸出：
結果分析：
如果是同步讀取，在讀取時，當前線程讀取文件，只能等到讀取完畢，才能執行以下的操作
而異步讀取，是創建了新的線程，讀取文件，而主線程，繼續執行。我們可以開啟任務管理器來進行監視。
案例二--基于委托的異步操作
系統自帶一些類具有異步調用方式，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現異步。
說到BeginInvoke，EndInvoke就不得不停下來看一下委托的本質。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現異步調用。第三個方法將以同步的方式調用。 其中BeginInvoke方法的最后二個參數用于回調，其它參數則與委托的包裝方法的輸入參數是匹配的。 EndInvoke的返回值與委托的包裝方法的返回值匹配。
異步實現文件下載：
using System;using System.Text;namespace AsynSample{ /// <summary> /// 下載委托 /// </summary> /// <param name="fileName"></param> public delegate string AysnDownloadDelegate(string fileName); /// <summary> /// 通過委托實現異步調用 /// </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("下載事件執行結束"); 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("下載數據為空!"); } } else { Console.WriteLine("下載數據為空!"); } } }}通過案例，我們發現，使用委托能夠很輕易的實現異步。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容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持武林網。
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