.NET 异步编程模式 (四)-TAP

TAP 是基于任务的异步模式，在 .NET Framework 4 中引入。TAP取代了 APM 和EAP，是推荐的异步编程模式。
async / await

async 和 await 是为异步编程提供的语法糖，方便我们快捷编写异步代码。关键字 async 作用仅仅是为了能够使用 await 关键字以及怎么处理返回值。await 关键字可以想象成 asynchronous wait,在awaitable 完成之前，异步方法会等待，但线程不会堵塞。

1. public async Task DoSomethingAsync()
2. {
3.     // For this example, we`re just going to (aynchronously) wait 100ms.
4.     await Task.Delay(100);
5. }

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对于调用方法，await 声明了一个挂起点，等异步方法结束后会捕获当前上下文继续执行后续代码。、

awaitable

await 就像是一元操作符，接收一个参数 - awaitable. Task 和 Task 都是这样的类型。

1. public async Task NewStuffAsync()
2. {
3.     // Use await and have fun with the new stuff.
4.     await ...
5. }
6. public Task MyOldTaskParallelLibraryCode()
7. {
8.     // Note that this is not an async method, so we can`t use await in here.
9.     ...
10. }
11. public async Task ComposeAsync()
12. {
13.     // We can await Tasks, regardless of where they come from.
14.     await NewStuffAsync();
15.     await MyOldTaskParallelLibraryCode();
16. }

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Task.Yield()

await Task.Yield() 方法来强制异步完成方法，可以让我们更好的控制异步方法的执行。如果当前任务很耗时，并且优先级比较低，可以考虑在方法开始的时候加上 await Task.Yield() ,让系统去调度其他更需要的任务，稍后再来完成该耗时任务。

1. static async Task Process()
2. {
3.     await Task.Yield();
5.     var tcs = new TaskCompletionSource<bool>();
7.     Task.Run(() =>
8.     {
9.         Thread.Sleep(1000);
10.         tcs.SetResult(true);
11.     });
13.     tcs.Task.Wait();
14. }

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我不着急，我到后面从新排队去，你先去处理其他任务吧。其实是利用 await 实现线程的切换。

Task.ConfigureAwait

默认情况，异步方法结束后会捕获和回复当前上下文。如果你不关系延续上下文，可以使用 Task.ConfigureAwait 指示不要回复而是继续执行等待的任务。

1. await someTask.ConfigureAwait(continueOnCapturedContext:false);

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CancellationTokenSource

从 .NET Framework 4 开始，TAP 方法支持取消操作。

1. var cts = new CancellationTokenSource();
2. string result = await DownloadStringTaskAsync(url, cts.Token);
3. … // at some point later, potentially on another thread
4. cts.Cancel();
6. // 取消多个异步调用
7. var cts = new CancellationTokenSource();
8. IList<string> results = await Task.WhenAll(from url in urls select DownloadStringTaskAsync(url, cts.Token));
9. // at some point later, potentially on another thread
10. …
11. cts.Cancel();

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Progress

通过 Progress 可以监控异步方法的执行进度。

1. private async void btnDownload_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
2. {
3.     btnDownload.IsEnabled = false;
4.     try
5.     {
6.         txtResult.Text = await DownloadStringTaskAsync(txtUrl.Text,
7.             new Progress<int>(p => pbDownloadProgress.Value = p));
8.     }
9.     finally { btnDownload.IsEnabled = true; }
10. }

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Task.Run

Task.Run() 方法可以很方便的将耗时任务放到线程池上执行。

1. public async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
2. {
3.     // 默认恢复上下文
4.     textBox1.Text = await Task.Run(() =>
5.     {
6.         // … do compute-bound work here
7.         return answer;
8.     });
9. }
11. public async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
12. {
13.     // 内部使用 await
14.     pictureBox1.Image = await Task.Run(async() =>
15.     {
16.         using(Bitmap bmp1 = await DownloadFirstImageAsync())
17.         using(Bitmap bmp2 = await DownloadSecondImageAsync())
18.         return Mashup(bmp1, bmp2);
19.     });
20. }

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Task.FromResult

Task.FromResult 用来创建一个带返回值的，已完成的 Task。

1. public Task<int> GetValueAsync(string key)
2. {
3.     int cachedValue;
4.     return TryGetCachedValue(out cachedValue) ?
5.         Task.FromResult(cachedValue) :              // 如果本地有缓存，直接以同步的方式获取（但返回的是异步结果）
6.         GetValueAsyncInternal();                    // 如果本地没有key对应的缓存，则异步从远端获取
7. }
8. // 异步方法从远端获取缓存
9. private async Task<int> GetValueAsyncInternal(string key)
10. {
11.     …
12. }

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Task.WhenAll

异步等待 一组异步操作的完成。

1. Task [] asyncOps = (from addr in addrs select SendMailAsync(addr)).ToArray();
2. try
3. {
4.     await Task.WhenAll(asyncOps);
5. }
6. catch(Exception exc)
7. {
8.     foreach(Task faulted in asyncOps.Where(t => t.IsFaulted))
9.     {
10.         … // work with faulted and faulted.Exception
11.     }
12. }

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Task.WhenAny

一组异步操作中，第一个异步操作完成时返回。

• 可以同时进行多个相同的异步操作，选择最快完成的那个
  

1. // 从多个行情源处获取行情，使用最快的那个
2. var cts = new CancellationTokenSource();
3. var recommendations = new List<Task<bool>>()
4. {
5.     GetBuyRecommendation1Async(symbol, cts.Token),
6.     GetBuyRecommendation2Async(symbol, cts.Token),
7.     GetBuyRecommendation3Async(symbol, cts.Token)
8. };
10. Task<bool> recommendation = await Task.WhenAny(recommendations);
11. cts.Cancel(); // 取消剩余任务
12. if (await recommendation) BuyStock(symbol);

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• 多个任务交叉进行（每完成一个就处理一个）
  

1. List<Task<Bitmap>> imageTasks =
2.     (from imageUrl in urls select GetBitmapAsync(imageUrl)
3.          .ContinueWith(t => ConvertImage(t.Result)).ToList();
4. while(imageTasks.Count > 0)
5. {
6.     try
7.     {
8.         Task<Bitmap> imageTask = await Task.WhenAny(imageTasks);
9.         imageTasks.Remove(imageTask);
11.         Bitmap image = await imageTask;
12.         panel.AddImage(image);
13.     }
14.     catch{}
15. }

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Task.Delay

在异步方法中暂定一段时间。 可以和 Task.WhenAny ，Task.WhenAll 结合使用以实现超时处理。

1. public async void btnDownload_Click(object sender, EventArgs e)
2. {
3.     btnDownload.Enabled = false;
4.     try
5.     {
6.         Task<Bitmap> download = GetBitmapAsync(url);
7.         if (download == await Task.WhenAny(download, Task.Delay(3000)))
8.         {
9.             Bitmap bmp = await download;
10.             pictureBox.Image = bmp;
11.             status.Text = "Downloaded";
12.         }
13.         else
14.         {
15.             pictureBox.Image = null;
16.             status.Text = "Timed out";
17.             var ignored = download.ContinueWith(
18.                 t => Trace("Task finally completed"));
19.         }
20.     }
21.     finally { btnDownload.Enabled = true; }
22. }

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