【微软技术栈】与其他异步模式和类型互操作

本文内容

1. 任务和异步编程模型 (APM)
2. 任务和基于事件的异步模式 (EAP)
3. 任务和等待句柄

.NET 中异步模式的简短历史记录：

• .NET Framework 1.0 引进了 IAsyncResult 模式，也称为异步编程模型 (APM) 或 Begin/End 模式。
• .NET Framework 2.0 增加了基于事件的异步模式 (EAP)。
• .NET Framework 4 引进了基于任务的异步模式 (TAP)，它取代了 APM 和 EAP，并能够轻松构建从早期模式中迁移的例程。

1、任务和异步编程模型 (APM)

1.1 从 APM 到 TAP

因为异步编程模型 (APM) 模式的结构合理，而且能够轻松生成包装，将 APM 实现公开为 TAP 实现。 .NET Framework 4 及更高版本包含采用 FromAsync 方法重载形式的帮助器例程来实现这种转换。

请考虑 Stream 类及其 BeginRead 和 EndRead 方法，它们代表与同步 Read 方法对应的 APM：

public int Read(byte[] buffer, int offset, int count)

public IAsyncResult BeginRead(byte[] buffer, int offset,int count, AsyncCallback callback,object state)

public int EndRead(IAsyncResult asyncResult)

可以使用 TaskFactory<TResult>.FromAsync 方法来实现此操作的 TAP 包装，如下所示：

public static Task<int> ReadAsync(this Stream stream,byte[] buffer, int offset,int count)
{if (stream == null)throw new ArgumentNullException("stream");return Task<int>.Factory.FromAsync(stream.BeginRead,stream.EndRead, buffer,offset, count, null);
}

此实现类似于以下内容：

 public static Task<int> ReadAsync(this Stream stream,byte [] buffer, int offset,int count){if (stream == null)throw new ArgumentNullException("stream");var tcs = new TaskCompletionSource<int>();stream.BeginRead(buffer, offset, count, iar =>{try {tcs.TrySetResult(stream.EndRead(iar));}catch(OperationCanceledException) {tcs.TrySetCanceled();}catch(Exception exc) {tcs.TrySetException(exc);}}, null);return tcs.Task;
}

1.2 从 TAP 到 APM

如果现有的基础结构需要 APM 模式，则还需要采用 TAP 实现并在需要 APM 实现的地方使用它。 由于任务可以组合，并且 Task 类实现 IAsyncResult，你可以使用一个简单的 helper 函数执行此操作。 以下代码使用 Task<TResult> 类的扩展，但可以对非泛型任务使用几乎相同的函数。

public static IAsyncResult AsApm<T>(this Task<T> task,AsyncCallback callback,object state)
{if (task == null)throw new ArgumentNullException("task");var tcs = new TaskCompletionSource<T>(state);task.ContinueWith(t =>{if (t.IsFaulted)tcs.TrySetException(t.Exception.InnerExceptions);else if (t.IsCanceled)tcs.TrySetCanceled();elsetcs.TrySetResult(t.Result);if (callback != null)callback(tcs.Task);}, TaskScheduler.Default);return tcs.Task;
}

现在，请考虑具有以下 TAP 实现的用例：

public static Task<String> DownloadStringAsync(Uri url)

并且想要提供此 APM 实现：

public IAsyncResult BeginDownloadString(Uri url,AsyncCallback callback,object state)

public string EndDownloadString(IAsyncResult asyncResult)

以下示例演示了一种向 APM 迁移的方法：

public IAsyncResult BeginDownloadString(Uri url,AsyncCallback callback,object state)
{return DownloadStringAsync(url).AsApm(callback, state);
}public string EndDownloadString(IAsyncResult asyncResult)
{return ((Task<string>)asyncResult).Result;
}

2、任务和等待句柄

2.1 从等待句柄到 TAP

虽然等待句柄不能实现异步模式，但高级开发人员可以在设置等待句柄时使用 WaitHandle 类和 ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject 方法实现异步通知。 可以包装 RegisterWaitForSingleObject 方法以在等待句柄中启用针对任何同步等待的基于任务的替代方法：

public static Task WaitOneAsync(this WaitHandle waitHandle)
{if (waitHandle == null)throw new ArgumentNullException("waitHandle");var tcs = new TaskCompletionSource<bool>();var rwh = ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject(waitHandle,delegate { tcs.TrySetResult(true); }, null, -1, true);var t = tcs.Task;t.ContinueWith( (antecedent) => rwh.Unregister(null));return t;
}

使用此方法，可以在异步方法中使用现有 WaitHandle 实现。 例如，若要限制在任何特定时间执行的异步操作数，可以利用信号灯（System.Threading.SemaphoreSlim 对象）。 可以将并发运行的操作数目限制到 N，方法为：初始化到 N 的信号量的数目、在想要执行操作时等待信号量，并在完成操作时释放信号量 ：

static int N = 3;static SemaphoreSlim m_throttle = new SemaphoreSlim(N, N);static async Task DoOperation()
{await m_throttle.WaitAsync();// do workm_throttle.Release();
}

还可以构建不依赖等待句柄就完全可以处理任务的异步信号量。 若要执行此操作，可以使用 使用基于任务的异步模式 中所述的用于在 Task。

2.2 从 TAP 到等待句柄

正如前面所述， Task 类实现 IAsyncResult，且该实现公开 IAsyncResult.AsyncWaitHandle 属性，该属性会返回在 Task 完成时设置的等待句柄。 可以获得 WaitHandle 的 Task ，如下所示：

WaitHandle wh = ((IAsyncResult)task).AsyncWaitHandle;