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C#异步编程

电脑杂谈　发布时间：2019-08-23 15:07:39　来源：网络整理

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在使用多线程编写端口扫描程序时，我自己感觉同步和确认所有线程都执行完的时间是2个比较帮忙的难题。有园友评论说今天将要不自动建立thread对象了，而是直接使用Task异步模式，我的网络编程老师也提到了异步编程的优越性。在学习了教材上的常识后，进行了一个总结分享给大家。从.NET4.5开始，用async和await关键字再加上Task.Run是一个非常不错的异步编程模型。

1.await和async

异步方式从科技上看就是利用委托来推动的，它的主要弊端是在异步执行的过程中，用户显然可以操控UI界面。使用Task类和使用Thread类有很多相似的地方，Task类也是借助调用方式去推动一个任务的完成，方法可是是命名方式或匿名步骤，在执行过程中可使用async和await来推动异步执行。async是一个修饰符，它没法用在步骤或者事件处理程序的签名中。对于技巧可分为有返回值和无返回值两种状况，事件则只有一种，如上面三条语句所示：

private async Task<int> MethodAsync();//有返回值的轮询方式

private async Task MethodAsync();//无返回值的轮询方法

private async void btnOk_Click();//异步事件处理程序

await是一个运算符，它表示期待异步执行的结果。也可以理解为await运算符实际上是对方式的返回值进行操作，也就是对Task<Result>进行操作，而不是对方式本身进行操作。还有一点要切记，await是一定要放在异步方式的外部，如果没有放在内部的话，VS会手动报错。以下是async和await使用的实例：

private async void button5_Click(object sender, EventArgs e)

{

Task a = Method1Async();

//此处可继续执行其他代码

await a;//等待任务a完成

Task<int> b = Method2Async();

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//此处可继续执行其他代码

int c = await b;//等待任务b完成，且可以获得任务b的返回值

}

Task Method1Async();

async Task<int> Method2Async()

{

await Task.Delay(100);

return 1;

}

await和同步编程最大的不同之处是：异步等待任务完成的之后，在不会继续执行下面的代码时，也不会影响图标的操作。在.NET提供的类中，异步方式都是约定用Async作为后缀，这样可以很明白的了解这个步骤是异步方式还是同步办法。

2. 创建任务

创建任务也就是将任务与要执行的方式联系上去，编写任务执行的技巧时，这个办法既可以是同步步骤也可以是轮询方式，还可以是匿名步骤。执行异步方式时，必须用async和Task共同表示没有返回值的任务，用async和Task<TResult>共同表示返回值为TResult的任务。以下是定义执行任务的方式。

private async void button5_Click(object sender, EventArgs e)

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{

//Task.Run方法表示使用默认的任务调度程序程池中借助后台执行指定的任务

//如果不需要自己去调度办法，使用这个方法最方便

await Task.Run(()=>Method1Async());//执行同步方式

int c = await Task.Run(()=>Method2Async());//执行异步方法

await Task.Run(async () => { c = 2; });//执行异步匿名方式

}

void Method1Async();

async Task<int> Method2Async(){...}

Task.Run方法常见的重载方式有下面4种，另外它也有可以用new关键字显示建立任务，但是这种方法用的不多。

TaskRun(Func<Task> function);//执行不带返回值的任务

Task<TResult> Run<TResult>(Func<Task<TResult>> function);//执行带返回值的任务

Task<TResult>Run<TResult>(Func<Task<TResult>> function, CancellationToken cancellationToken);//执行过程中可以取消通知

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Task Run(Func<Task> function, CancellationToken cancellationToken);//执行过程中可以取消通知

3. 终止任务

在执行任务时显然会出现需要解除任务的状况，这里的中止告诉任务你要及时停下来不再执行了，而不是直接销毁任务例子。这里可以打个比方，学生一起出去干活了，学生与同学都在班群里面，突然班群里教师说要让同学们集合，如果所有老师都看见这个消息，然后学生们开始出发，这样就可以恰当的集合。上面的事例有一个很重要的前提，那就是所有老师都要见到这个消息，也就是学生是时刻消息的。CancellationTokenSource类和CancellationToken结构用于推动多线程、线程池和Task任务的更改操作，处理方式与前面的事例相似。创建的班群就是CancellationTokenSource对象，收到的通知就是CancellationToken对象。CancellationTokenSource用于建立取消通知，CancellationToken则用于传播应更改操作的通告，当读取任务前，可以先建立取消源对象CancellationTokenSource cts=newCancellationTokenSource();，如果期望在30秒后自动发出取消通知，可以传入参数CancellationTokenSource(TimeSpan.FromSeconds(30));CancellationToken ct=cts.Token;，后一句代码是获得更改的通知。CancellationTokenSource还有一个Cancel方法，将这个属性设为true时，该方式会将所有添加了更改标记的CancellationToken对象的IsCancellationRequested属性都设定为true，这样更改通知就释放到了正在执行的任务。

任务收到取消通知后，可以选取两种方法来解除操作。第一种方式是简单的从委托返回。这种推动方法类似于在读取任务的代码中一个bool值来表示更改通知，任务收到后就直接返回了。当采取这种方法时任务状态的返回值为TaskStatus.RanToCompletion枚举值，它表示正常完成，而不是TaskStatus.Canceled枚举值。第二种方式是在代码里引起OperationCanceledException异常，并将其释放到在其上请求了更改的标记，采用这种方法取消的任务会转化为用Canceled枚举值表示的状况。完成造成异常的首选方法是调用ct.ThrowIfCancellationRequestes();。以下是代码实例，写了一个winform程序，利用进度条来更改任务。第一个图是没有引发异常时，程序退出for循环，执行下面的代码后返回了，第二张图是第二种方式，引发了异常后直接跳转到catch语句块了。

　　　　 CancellationTokenSource cts;
        private async void button3_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            progressBar1.Maximum = 100;
            progressBar1.Value = 0;
            cts = new CancellationTokenSource();
            var aa = MYThreadAsync("a", cts.Token);
            try
            {
                await aa;
                listBox1.Items.Add("await后面");
            }
            catch
            {
                if (aa.IsCanceled)
                    listBox1.Items.Add("a取消");
            }
        }
         
        private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            cts.Cancel();
        }
        public async Task MYThreadAsync(string s, CancellationToken ct)
        {
            for (int i = 0; i < 50; i++)
            {
                if (ct.IsCancellationRequested)
                    break;          //点击关闭按钮，IsCancellationRequested就为true，就会退出for循环，这是第一种方式
                progressBar1.Value += 2;
                await Task.Delay(100);
                ct.ThrowIfCancellationRequested();//这是第二种方式，它会终止任务并且返回catch语句块里面
            }
            listBox1.Items.Add("任务" + s + "完成了");
        }

4. 获取任务执行的状况

在异步编程中，很显然任务执行的状况是一个非常重要的参数。在任务的生命周期里，可以借助Status属性来获得任务执行的状况c 异步编程，当任务完成后还可以借助任务属性了解任务完成的状况。可借助任务案例的Status属性获得任务执行的状况，任务执行的状态用TaskStatus枚举表示，以下是TaskStatus的枚举值：

Created：任务将要初始化，但未能转入调度计划

WaitingForActivation：该任务已处于调度计划，正在等待被调度程序激活

WaitingToRun：该任务已被调度程序激活，但尚未开始执行

Running：该任务正在运行，但未能完成

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