C#高级编程第11版 - 第十五章

15 Asynchronous Programming

15.1 异步编程的重要性

.NET Framework4.5新增了并行库(Task Parallel Library，TPL)，使得.NET进行并行编程更加的简单。C# 5.0新增了两个关键字：async和await，使得异步编程也不再是难事。本章主要关注async和await的使用。

在异步编程中，一个方法调用是在后台运行的（往往是通过某个任务或者线程的帮助），而调用方所在的线程不会被挂起或者阻塞（not blocked）。

通过学习本章，你可以了解到不同模式的差异，如异步模式(asynchronous pattern)，基于事件的异步模式(event-based asynchronous pattern)，基于任务的异步模式(task-based asynchronous pattern，TAP)。在TAP中用到了async和await。当你比较这些不同的模式时，你就会发现异步编程真正的优势。

讨论完不同的模式之后，你将会通过创建任务和调用异步方法，学习到异步编程的基础组成。你将会了解到那些隐藏在后续任务(continuation tasks)和异步上下文之间的细节。

需要重点强调的是Error的处理；因为在不同的异步任务中，同样的应用场景需要一些不同的错误处理。

本章最后一部分将讨论Universal Windows App在异步编程中的应用场景以及需要注意的内容。

注意：任务和并行编程将在第21章进行介绍。

当你的应用程序动不动就未响应时，用户会很觉得很烦。虽然在使用鼠标的时候，我们已经习惯了它会有一点小小的延迟，因为我们已经用了它许多年了。但是在触摸式UI中，一个App需要对请求马上做出响应。否则，用户会试图来回碰触(redo the action)。

因为在古老版本的.NET Framework中异步编程很难实现，所以它常常达不到预期的目标。在旧版本的Visual Studio中，经常有一个应用程序会阻塞UI线程。在那种情况下，假如你要打开一个拥有数百个项目的解决方案，将花费相当长的时间(take a long coffee break)。VS2017提供了轻量级的解决方案加载特性，只有当项目需要被用到时才会进行加载，而且，选中的项目会被优先加载。从VS2015开始，NuGet包管理器不再作为一个对话框形式实现。新的NuGet包管理器可以在你进行其他操作的时候，异步加载包信息。这些只是Visual Studio里关于异步编程的一些重要的示例。

.NET的很多API都提供了同步和异步版本。因为同步版本的方法更加容易使用，所以它经常会在不合适的地方被调用。通过新的Windows运行时（Windows Runtime，WinRT），如果一个API调用超过40毫秒，只有它的异步版本是有效的。从C# 5.0开始，异步编程开始变得越来越容易，就跟同步的方式一样，所以使用异步API不需要有任何负担。当然异步API中也有不少坑(traps)，本章也会一一介绍。

15.2 异步编程的.NET 历史

在开始使用新的async和await关键字之前，最好先了解一下.NET Framework曾经的异步编程模式。早在.NET Framework 1.0的时候，就已经有了异步的特性，并且.NET Framework中的许多基础类都支持不止一种异步编程模式。

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这里，我们主要通过下面的三种方式来执行一个同步的网络请求(synchronous networking call)：

异步模式(asynchronous pattern)
基于事件的异步模式(event-based asynchronous pattern)
基于任务的异步模式(task-based asynchronous pattern，TAP)

异步模式是最初的异步处理特性，不单只支持一系列的API，还支持基础功能，如delegate类型。

因为使用异步模式更新UI非常的复杂——不管是通过Windows Forms还是WPF，.NET 2.0开始推荐使用基于事件的异步模式。在这个模式下，控制同步上下文的线程会调用一个事件处理器(event handler)，所以这个模式下更新UI会很简单。先说一下，这个模式也被成为异步组件模式(asynchronous component pattern)。

通过.NET Framework 4.5，你可以使用另外一种异步编程的方式，TAP。这种模式基于Task类型，通过使用关键字async和await的编译器特性，来支持异步处理。

示例代码HistorySample使用了至少C# 7.1以上的特性以及下面列出的这些命名空间：