基于任务的异步模式(TAP)

一、引言

　　在上两个专题中我为大家介绍.NET 1.0中的APM和.NET 2.0中的EAP，在使用前面两种模式进行异步编程的时候,大家多多少少肯定会感觉到实现起来比较麻烦, 首先我个人觉得,当使用APM的时候,首先我们要先定义用来包装回调方法的委托,这样难免有点繁琐, 然而使用EAP的时候,我们又需要实现Completed事件和Progress事件，上面两种实现方式感觉都有点繁琐，同时微软也意识到了这点，所以在.NET 4.0中提出了一个新的异步模式——基于任务的异步模式，该模式主要使用System.Threading.Tasks.Task和Task<T>类来完成异步编程，相对于前面两种异步模式来讲，TAP使异步编程模式更加简单(因为这里我们只需要关注Task这个类的使用)，同时TAP也是微软推荐使用的异步编程模式.

二、什么是TAP——基于任务的异步模式介绍

当看到类中存在TaskAsync为后缀的方法时就代表该类实现了TAP, 并且基于任务的异步模式同样也支持异步操作的取消和进度的报告的功能。在TAP实现中，我们只需要通过向异步方法传入CancellationToken 参数,因为在异步方法内部会对这个参数的IsCancellationRequested属性进行监控,当异步方法收到一个取消请求时,异步方法将会退出执行。在TAP中,我们可以通过IProgress<T>接口来实现进度报告的功能。

三、如何使用TAP——使用基于任务的异步模式来异步编程

面就基于上专题中实现的程序用基于任务的异步模式来完成下。下面就让我们实现自己的异步方法(亮点为只需要一个方法就可以完成进度报告和异步操作取消的功能)

// 下载文件
        // CancellationToken 参数赋值获得一个取消请求， progress参数负责进度报告
        private void DownLoadFile(string url, CancellationToken ct, IProgress<int> progress)
        {
            HttpWebRequest request = null;
            HttpWebResponse response = null;
            Stream responseStream = null;
            int bufferSize = 2048;
            byte[] bufferBytes = new byte[bufferSize];
            try
            {
                request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url);
                if (DownloadSize != 0)
                {
                    request.AddRange(DownloadSize);
                }

                response = (HttpWebResponse)request.GetResponse();
                responseStream = response.GetResponseStream();
                int readSize = 0;
                while (true)
                {
                    // 收到取消请求则退出异步操作
                    if (ct.IsCancellationRequested == true)
                    {
                        MessageBox.Show(String.Format("下载暂停，下载的文件地址为：{0}\n 已经下载的字节数为: {1}字节", downloadPath, DownloadSize));

                        response.Close();
                        filestream.Close();
                        sc.Post((state) =>
                        {
                            this.btnStart.Enabled = true;
                            this.btnPause.Enabled = false;
                        }, null);

                        // 退出异步操作
                        break;
                    }

                    readSize = responseStream.Read(bufferBytes, 0, bufferBytes.Length);
                    if (readSize > 0)
                    {
                        DownloadSize += readSize;
                        int percentComplete = (int)((float)DownloadSize / (float)totalSize * 100);
                        filestream.Write(bufferBytes, 0, readSize);

                        // 报告进度
                        progress.Report(percentComplete);
                    }
                    else
                    {
                        MessageBox.Show(String.Format("下载已完成，下载的文件地址为：{0}，文件的总字节数为: {1}字节", downloadPath, totalSize));

                        sc.Post((state) =>
                        {
                            this.btnStart.Enabled = false;
                            this.btnPause.Enabled = false;
                        }, null);

                        response.Close();
                        filestream.Close();
                        break;
                    }
                }
            }
            catch (AggregateException ex)
            {
                // 因为调用Cancel方法会抛出OperationCanceledException异常
                // 将任何OperationCanceledException对象都视为以处理
                ex.Handle(e => e is OperationCanceledException);
            }
        }

这样只需要上面的一个方法，我们就可以完成上一专题中文件下载的程序，我们只需要在下载按钮的事件处理程序调用该方法和在暂停按钮的事件处理程序调用CancellationTokenSource.Cancel方法即可，具体代码为：

int DownloadSize = 0;
        string downloadPath = null;
        long totalSize = 0;
        FileStream filestream;

        CancellationTokenSource cts = null;
        Task task = null;

        SynchronizationContext sc;
        public FileDownLoadForm()
        {
            InitializeComponent();
            string url = "http://download.microsoft.com/download/7/0/3/703455ee-a747-4cc8-bd3e-98a615c3aedb/dotNetFx35setup.exe";
            txbUrl.Text = url;
            this.btnPause.Enabled = false;

            // Get Total Size of the download file
            GetTotalSize();
            downloadPath = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.Desktop) + "\\" + Path.GetFileName(this.txbUrl.Text.Trim());
            if (File.Exists(downloadPath))
            {
                FileInfo fileInfo = new FileInfo(downloadPath);
                DownloadSize = (int)fileInfo.Length;
                if (DownloadSize == totalSize)
                {
                    string message = "There is already a file with the same name, "
                           + "do you want to delete it? If not, please change the local path. ";
                    var result = MessageBox.Show(message, "File name conflict: " + downloadPath, MessageBoxButtons.OKCancel);

                    if (result == System.Windows.Forms.DialogResult.OK)
                    {
                        File.Delete(downloadPath);
                    }
                    else
                    {
                        progressBar1.Value = (int)((float)DownloadSize / (float)totalSize * 100);
                        this.btnStart.Enabled = false;
                        this.btnPause.Enabled = false;
                    }
                }
            }
        }

        // Start DownLoad File
        private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            filestream = new FileStream(downloadPath, FileMode.OpenOrCreate);
            this.btnStart.Enabled = false;
            this.btnPause.Enabled = true;

            filestream.Seek(DownloadSize, SeekOrigin.Begin);

            // 捕捉调用线程的同步上下文派生对象
            sc = SynchronizationContext.Current;
            cts = new CancellationTokenSource();
            // 使用指定的操作初始化新的 Task。

            task = new Task(() => Actionmethod(cts.Token), cts.Token);

            // 启动 Task，并将它安排到当前的 TaskScheduler 中执行。 
            task.Start();
        }

        // 任务中执行的方法
        private void Actionmethod(CancellationToken ct)
        {
            // 使用同步上文文的Post方法把更新UI的方法让主线程执行
            DownLoadFile(txbUrl.Text.Trim(), ct, new Progress<int>(p =>
                {
                    sc.Post(new SendOrPostCallback((result) => progressBar1.Value = (int)result), p);
                }));
        }

        // 暂停下载
        private void btnPause_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 发出一个取消请求
            cts.Cancel();
        }