【转】异步编程 In .NET

概述

  在前头写的一篇有关async和await的前生今生的篇章以后,大家似乎在async和await提升网站拍卖能力方面还有局部问题,和讯本身也做了成千上万的尝尝。明日我们再来回答弹指间这一个题材,同时我们会做一个async和await在WinForm中的尝试,并且相相比在4.5以前的异步编程格局APM/EAP和async/await的界别,最终我们还会追究在不同线程之间相互的题材。

  IIS存在着拍卖能力的问题,可是WinForm却是UI响应的题材,并且WinForm的UI线程至始至终都是同一个,所以两者之间有必然的区别。有人会问,现在还有人写WinForm吗?好吧,它确是一个相比老的东西啊,不如WPF炫,技术也不如WPF先进,但是从架构层面来讲,不管是Web,仍旧WinForm,又可能WPF,Mobile,这多少个都只是表现层,不是么?现在的特大型系统一般桌面客户端,Web端,手机,平板端都会涉及,这也是干吗会有应用层,服务层的留存。大家在那谈论的ASP.NET
MVC,WinForm,WFP,Android/IOS/WP
都是表现层,在表现层我们应该只处理与“表现”相关的逻辑,任何与工作相关的逻辑应该都是置身下层处理的。关于架构的问题,我们后边再逐月深刻,此外别说我从未提醒您,我们前日还会看到.NET中另一个早就老去的技术Web
瑟维斯(Service)。

  还得唤醒您,著作内容有点长,涉及的知识点相比多,所以,我引进:”先顶后看“
,先顶后看是21世纪看长篇的首选之道,是上佳关系的发端,想精晓是哪些会让你特别吧?想清楚干什么东京(Tokyo)明日会下这样大的雨么?请记住先顶后看,你顶的不是自身的篇章,而是大家冒着大雨还要去上班的可贵精神!先顶后看,你值得拥有!

目录

async/await怎么着升级IIS处理能力

  首先响应能力并不完全是说俺们先后性能的问题,有时候可能您的顺序尚未此外问题,而且仔细经过优化,可是响应能力依然尚未上来,网站性能分析是一个复杂的活,有时候只可以靠经验和不断的尝尝才能达标相比好的机能。当然我们明天谈论的紧要性是IIS的拍卖能力,或者也可能就是IIS的性能,但从不代码本身的性能。即使async/await可以增进IIS的处理能力,不过对于用户来说一切页面从发起呼吁到页面渲染完成的那多少个时刻,是不会因为我们加了async/await之后发出多大变迁的。

  此外异步的ASP.NET并非唯有async/await才足以做的,ASP.NET在Web
Form时代就早已有异步Page了,包括ASP.NET
MVC不是也有异步的Controller么?async/await
很新,很酷,不过它也只是在原始一技能基础上做了部分改善,让程序员们写起异步代码来更便于了。我们常说微软喜爱新瓶装旧酒,至少我们要阅览那多少个新瓶给大家带来了何等,不管是任何产品,都不容许一起初就很周详,所以持续的迭代革新,也足以说是一种科学做事的点子。

ASP.NET并行处理的手续

   ASP.NET是何等在IIS中行事的一文已经很详细的介绍了一个请求是何等从客户端到服务器的HTTP.SYS最后进入CLR举行拍卖的(强烈提出不了然这一块的同室先看这篇随笔,有助于你知道本小节),不过拥有的步骤都是遵照一个线程的假使下进展的。IIS本身就是一个多线程的行事环境,假诺我们从多线程的见解来看会发生什么样变动呢?大家首先来看一下下面那张图。注意:大家上边的步调是白手起家在IIS7.0将来的合龙格局基础之上的。(注:下边这张图在dudu的提醒之后,重新做了部分寻找工作,做了部分变更,w3dt这一步来自于天涯论坛团队对问题的不停探索,详情可以点这里

图片 1

  我们再来梳理一下下面的步调:

  1. 具备的伸手最先河是由HTTP.SYS接收的,HTTP.SYS内部有一个行列维护着那多少个请求,这多少个队列的request的多寡超过一定数量(默认是1000)的时候,HTTP.SYS就会一贯回到503意况(服务器忙),这是大家的率先个阀门。性能计数目的:“Http
    Service Request Queues\CurrentQueueSize
  2. 由w3dt负责把请求从HTTP.SYS
    的体系中放置一个遥相呼应端口的行列中,据非官方资料显示该队列长度为能为20(该队列是非公开的,没有文档,所以也从未性能计数器)。
  3. IIS
    的IO线程从上一步的行列中收获请求,假设是索要ASP.NET处理的,就会传递给CLR
    线程池的Worker 线程,IIS的IO线程继续回到重新做该步骤。CLR
    线程池的Worker线程数量是第二个阀门。
  4. 当CLR中正在被处理的呼吁数据超过一定值(最大并行处理请求数量,.NET4过后默认是5000)的时候,从IO线程过来的乞请就不会直接付出Worker线程,而是放到一个进程池级此外一个行列了,等到那一个数目低于临界值的时候,才会把它再一次提交Worker线程去处理。这是大家的第两个阀门。
  5. 上一步中说到的要命进程池级此外体系有一个长短的限制,可以透过web.config里面的processModel/requestQueueLimit来安装。这可以说也是一个阀门。当正在处理的数量超越所允许的最大并行处理请求数量的时候,大家就会得到503了。可以透过性能计数目的:“ASP.NET
    v4.0.30319\Requests Queued
    ” 来查阅该队列的长度。

 哪些因素会操纵我们的响应能力

  从上边大家提到了几大阀门中,我们得以汲取下边的几个数字控制或者说影响着我们的响应能力。

  1. HTTP.SYS队列的长短
  2. CLR线程池最大Worker线程数量
  3. 最大并行处理请求数量
  4. 进程池级别队列所允许的长度

HTTP.SYS队列的尺寸

  那多少个自家以为不需要额外解释,默认值是1000。那一个值取决于我们大家前边IIS
IO线程和Worker线程的处理速度,假若它们多少个都处理不了,这么些数字再大也从不用。因为最后他们会被储存到进程池级另外行列中,所以只会促成内存的浪费。

最大Worker线程数量

  那么些值是足以在web.config中开展布局的。

图片 2

  maxWorkerThreads: CLR中真实处理请求的最大Worker线程数量
  minWorkerThreads:CLR中真正处理请求的细微Worker线程数量

  minWorkerThreads的默认值是1,合理的加大他们可以避免不必要的线程创立和销毁工作。

最大并行处理请求数量

  进程池级此外行列给我们的CLR一定的缓冲,这一个中要小心的是,那一个行列还并未进去到CLR,所以它不会占用我们托管环境的其他资源,也就是把请求卡在了CLR的外面。我们需要在aspnet.config级别举办布置,我们可以在.net
fraemwork的安装目录下找到它。一般是 C:\Windows\Microsoft.NET\Framework\v4.0.30319
假诺您安装的是4.0的话。

图片 3

  maxConcurrentRequestPerCPU:
每个CPU所允许的最大并行处理请求数量,当CLR中worker线程正在处理的伸手之和超过那么些数时,从IO线程过来的请求就会被放置大家进程池级此外行列中。
  maxConcurrentThreadsPerCPU: 设置为0即禁用。
  requestQueue: 进程池级别队列所允许的长短  

async和await 做了哪些?

  大家总算要切入主题了,拿ASP.NET
MVC举例,假若不行使async的Action,那么早晚,它是在一个Woker线程中举行的。当我们访问片段web
service,或者读文件的时候,这么些Worker线程就会被卡住。假若咱们这多少个Action执行时间累计是100ms,此外访问web
service花了80ms,理想图景下一个Worker线程一秒可以响应10个请求,假使我们的maxWorkerThreads是10,这大家一秒内接连可响应请求就是100。假如说大家想把那些可响应请求数升到200如何是好呢?

  有人会说,这还不简单,把maxWorkerThreads调20不就行了么?
其实大家做也未尝什么样
问题,确实是可以的,而且也真正能起到效能。那大家为啥还要大费周章的搞什么
async/await呢?搞得脑子都晕了?async/await给大家解决了怎么样问题?它可以在我们访问web
service的时候把当前的worker线程放走,将它放回线程池,这样它就足以去处理任何的乞求了。等到web
service给大家回去结果了,会再到线程池中擅自拿一个新的woker线程继续往下实施。也就是说我们收缩了这部分等候的大运,充份利用了线程。

    我们来相比较一下使用async/awit和不应用的情事,

  不采用async/await: 20个woker线程1s方可拍卖200个请求。

  这转换成总的时间的就是 20 * 1000ms =  20000ms,
  其中等待的年三星 200 * 80ms = 16000ms。
  也就是说使用async/await大家起码节省了16000ms的时日,这20个worker线程又会再去处理请求,即便如约每个请求100ms的拍卖时间大家还足以再追加160个请求。而且别忘了100ms是遵照共同情况下,包括等待时间在内的基础上拿到的,所以实际意况可能还要多,当然大家这边没有算上线程切换的岁月,所以实际处境中是有少数差距的,然则相应不会很大,因为我们的线程都是遵照线程池的操作。
  所有结果是20个Worker线程不利用异步的状态下,1s能自理200个请求,而利用异步的处境下可以拍卖360个请求,立马提高80%呀!采纳异步之后,对于同一的伸手数量,需要的Worker线程数据会大大收缩50%左右,一个线程至少会在堆上分配1M的内存,假使是1000个线程这就是1G的容量,尽管内存现在方便,可是省着到底是好的呗,而且更少的线程是可以减掉线程池在保安线程时发出的CPU消耗的。另:dudu分享 CLR1秒之内只好创设2个线程。

  注意:以上数据毫无真正测试数据,真实情况一个request的时光也决不100ms,花费在web
service上的年华也绝不80ms,仅仅是给我们一个思路:),所以这之中用了async和await之后对响应能力有多大的提升和大家原先堵塞在这一个IO和网络上的时间是有很大的关联的。

几点提出

  看到这里,不精通我们有没有拿到点什么。首先第一点我们要了解的是async/await不是万能药,不们不可能仰望光写多少个光键字就可望性能的升官。要记住,一个CPU在同一时间段内是不得不举办一个线程的。之所以这也是怎么async和await提议在IO或者是网络操作的时候利用。我们的MVC站点访问WCF或者Web
Service(Service)这种境况就老大的契合利用异步来操作。在上头的例子中80ms读取web
service的时日,大部份时间都是不需要cpu操作的,这样cpu才得以被其他的线程利用,倘诺不是一个读取web
service的操作,而是一个繁杂总计的操作,这你就等着cpu爆表吧。

  第二点是,除了程序中行使异步,我们地方讲到的关于IIS的布局是很关键的,如若应用了异步,请记得把maxWorkerThreads和maxConcurrentRequestPerCPU的值调高试试。

 早期对Web service的异步编程情势APM

  讲完我们伟大上的async/await之后,大家来看望这些技能很老,可是概念确依旧延续至今的Web
Service。 大家这边所说的指向web
service的异步编程形式不是指在劳动器端的web service本身,而是指调用web
service的客户端。我们了解对于web service,我们透过添加web
service引用或者.net提供的转移工具就足以扭转对应的代理类,可以让大家像调用本地代码一样访问web
service,而所生成的代码类中对针对每一个web
service方法生成3个照应的主意,比如说我们的主意名叫DownloadContent,除了这一个方法之外还有BeginDownloadContent和EndDownloadContent方法,而那两个就是我们前几日要说的早期的异步编程情势APM(Asynchronous
Programming Model)。下边就来看看我们web
service中的代码,注意大家现在的类型都是在.NET Framework3.5下促成的。

 PageContent.asmx的代码

public class PageContent : System.Web.Services.WebService
{
    [WebMethod]
    public string DownloadContent(string url)
    {
        var client = new System.Net.WebClient();
        return client.DownloadString(url);
    }
}

  注意我们web
service中的DownloadContent方法调用的是WebClient的共同方法,WebClient也有异步方法即:DownloadStringAsync。可是我们要清楚,不管服务器是联名仍然异步,对于客户端的话调用了您这么些web
service都是相同的,就是得等你回去结果。

  当然,我们也得以像MVC里面的代码一样,把大家的劳务器端也写成异步的。这拿到好处的是可怜托管web
service的服务器,它的拍卖能力得到加强,就像ASP.NET一样。要是我们用JavaScript去调用那多少个Web
瑟维斯(Service),那么Ajax(Asynchronous Javascript +
XML)就是我们客户端用到的异步编程技术。虽然是另外的客户端呢?比如说一个CS的桌面程序?我们需要异步编程么?

当WinForm遇上Web Service

  WinForm不像托管在IIS的ASP.NET网站,会有一个线程池管理着三个线程来处理用户的请求,换个说法ASP.NET网站生来就是依据多线程的。不过,在WinForm中,假使大家不刻意使用多线程,这至始至终,都只有一个线程,称之为UI线程。也许在一部分袖珍的序列中WinForm很少提到到多线程,因为WinForm本身的优势就在它是独立运转在客户端的,在性能上和操作性上都会有很大的优势。所以重重中小型的WinForm系统都是一直就走访数据库了,并且大多也唯有多少的传导,什么图片资源这是很少的,所以等待的时刻是很短的,基本不用费怎么脑子去考虑怎么着3秒之内必须将页面呈现到用户眼前这种题材。

  既然WinForm在性能上有这么大的优势,那它还需要异步吗?

  我们地点说的是中小型的WinForm,即便是重型的系列啊?假若WinForm只是另外的很小部分,就像我们著作起首说的还有众多别样众五个手机客户端,Web客户端,平板客户端呢?假设客户端很多造成数据库撑不住咋办?
想在中等加一层缓存咋做?

  拿一个b2b的网站功效举例,用户可以由此网站下单,手机也得以下单,仍可以够经过电脑的桌面客户端下单。在下完单之后要完成交易,库存扣减,发送订单确认通告等等效能,而不管您的订单是通过哪个端完成的,这一个功用大家都要去做,对吗?这我们就不可能独立放在WinForm里面了,不然那些代码在此外的端里面又得全部簇新再相继实现,同样的代码放在不同的地点这但是一定危险的,所以就有了俺们后来的SOA架构,把那多少个功用都抽成服务,每连串型的端都是调用服务就足以了。一是足以统一珍爱这一个功能,二是可以很有利的做扩张,去更好的适应功效和架构上的扩充。比如说像下边这样的一个体系。

 图片 4

  在上图中,Web端尽管也是属于我们通常说的服务端(甚至是由多台服务器组成的web群集),但是对我们所有系统的话,它也只是一个端而已。对于一个端的话,它自己只处理和用户交互的题目,此外所有的效用,业务都会付给后来台处理。在我们地方的架构中,应用层都不会直接插足真正业务逻辑相关的处理,而是放到大家更下层数据层去做拍卖。那么应用层紧要襄助做一些与用户交互的局部成效,如若手机短信发送,邮件发送等等,并且可以遵照优先级选用是放入队列中稍候处理或者直接调用效率服务及时处理。

  在这样的一个系统中,大家的Web服务器可以,Winform端也好都将只是成套系统中的一个极限,它们重要的别样是用户和前面服务中间的一个桥梁。涉及到Service的调用之后,为了给用户可以的用户体验,在WinForm端,我们当然就要考虑异步的题材。 

WinForm异步调用Web Service

  有了像VS这样强劲的工具为我们转变代理类,我们在写调用Web
service的代码时就足以像调用本地类库一样调用Web
Service(Service)了,我们只需要丰硕一个Web Reference就足以了。

图片 5

// Form1.cs的代码

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    var pageContentService = new localhost.PageContent();
    pageContentService.BeginDownloadContent(
        "http://jesse2013.cnblogs.com",
        new AsyncCallback(DownloadContentCallback),
        pageContentService);
}

private void DownloadContentCallback(IAsyncResult result)
{
    var pageContentService = (localhost.PageContent)result.AsyncState;
    var msg = pageContentService.EndDownloadContent(result);
    MessageBox.Show(msg);
}

  代码非常的大概,在执行完pageContentService(Service).BeginDownloadContent之后,大家的主线程就重临了。在调用Web
service这段日子内咱们的UI不会被卡住,也不会油不过生“不可以响应这种情景”,大家依然可以拖动窗体甚至做此外的作业。这就是APM的魔力,可是咱们的callback究竟是在哪个线程中执行的啊?是线程池中的线程么?咋们接着往下看。

APM异步编程格局详解

线程问题

  接下去大家就是更进一步的明白APM这种模式是什么行事的,然则首先我们要回答下边留下来的题目,这种异步的编程模式有没有为我们打开新的线程?让代码说话:

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Trace.TraceInformation("Is current thread from thread pool? {0}", Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread ? "Yes" : "No");
    Trace.TraceInformation("Start calling web service on thread: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    var pageContentService = new localhost.PageContent();
    pageContentService.BeginDownloadContent(
        "http://jesse2013.cnblogs.com",
        new AsyncCallback(DownloadContentCallback),
        pageContentService);
}

private void DownloadContentCallback(IAsyncResult result)
{
    var pageContentService = (localhost.PageContent)result.AsyncState;
    var msg = pageContentService.EndDownloadContent(result);

    Trace.TraceInformation("Is current thread from thread pool? {0}" , Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread ? "Yes" : "No");
    Trace.TraceInformation("End calling web service on thread: {0}, the result of the web service is: {1}",
        Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
        msg);
}

  我们在按钮点击的法门和callback方法中分头出口当前线程的ID,以及她们是否属于线程池的线程,得到的结果如下:

  Desktop4.0.vshost.exe
Information: 0 : Is current thread a background thread? NO
  Desktop4.0.vshost.exe
Information: 0 : Is current thread from thread pool? NO
  Desktop4.0.vshost.exe
Information: 0 : Start calling web service on thread: 9
  Desktop4.0.vshost.exe
Information: 0 : Is current thread a background thread? YES
  Desktop4.0.vshost.exe
Information: 0 : Is current thread from thread pool? YES
  Desktop4.0.vshost.exe
Information: 0 : End calling web service on thread: 14, the result of
the web service is: <!DOCTYPE html>…

  按钮点击的点子是由UI直接控制,很显眼它不是一个线程池线程,也不是后台线程。而我们的callback却是在一个出自于线程池的后台线程执行的,答案发表了,但是那会给大家带来一个题目,我们地方讲了只有UI线程也足以去革新大家的UI控件,也就是说在callback中我们是不可能更新UI控件的,这我们如何让更新UI让用户精通反馈呢?答案在后头接晓
:),让我们先注意于把APM弄通晓。

从Delegate开始

  其实,APM在.NET3.5在先都被广泛使用,在WinForm窗体控制中,在一个IO操作的类库中等等!我们可以很容易的找到搭配了Begin和End的方法,更紧要的是假使是有代理的地点,我们都得以利用APM那种情势。我们来看一个很粗略的例证:

delegate void EatAsync(string food);
private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    var myAsync = new EatAsync(eat);
    Trace.TraceInformation("Activate eating on thread: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    myAsync.BeginInvoke("icecream", new AsyncCallback(clean), myAsync);
}

private void eat(string food)
{
    Trace.TraceInformation("I am eating.... on thread: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}

private void clean(IAsyncResult asyncResult)
{
    Trace.TraceInformation("I am done eating.... on thread: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}

  下面的代码中,大家通过把eat封装成一个信托,然后再调用该信托的BeginInvoke方法实现了异步的施行。也就是实际上的eat方法不是在主线程中实践的,大家得以看输出的结果:

  Desktop4.0.vshost.exe
Information: 0 : Activate eating on thread: 10
  Desktop4.0.vshost.exe
Information: 0 : I am eating…. on thread: 6
  Desktop4.0.vshost.exe
Information: 0 : I am done eating…. on thread: 6

  clean是我们传进去的callback,该方法会在我们的eat方法执行完事后被调用,所以它会和我们eat方法在同一个线程中被调用。大家假如领会代理的话就会清楚,代码实际上会被编译成一个类,而BeginInvoke和EndInvoke方法正是编译器为我们自行加进去的方法,我们不用额外做任何事情,这在初期没有TPL和async/await从前(APM从.NET1.0时代就有了),的确是一个正确的精选。

再一次认识APM

问询了Delegate实现的BeginInvoke和EndInvoke之后,我们再来分析一下APM用到的这多少个对象。
拿我们Web service的代理类来举例,它为我们转变了以下3个方法:

  1. string DownloadContent(string url): 同步方法
  2. IAsyncResult BeginDownloadContent(string url, AsyncCallback
    callback, object asyncState): 异步初始方法
  3. EndDownloadContent(IAsyncResult asyncResult):异步停止方法

  在我们调用EndDownloadContent方法的时候,假诺我们的web

service调用还尚无回去,这这些时候就会用阻塞的办法去拿结果。不过在咱们传到BeginDownloadContent中的callback被调用的时候,这操作必然是早已到位了,也就是说IAsyncResult.IsCompleted

true。而在APM异步编程形式中Begin方法总是回到IAsyncResult这么些接口的兑现。IAsyncReuslt仅仅包含以下4个属性:

图片 6

  WaitHanlde平常作为共同对象的基类,并且可以使用它来阻塞线程,更多信息方可参考MSDN.aspx) 。
借助于IAsyncResult的帮扶,我们就足以经过以下三种办法去获得当前所执行操作的结果。

  1. 轮询
  2. 强制等待
  3. 成就通知

  完成公告就是们在”WinForm异步调用WebService”这结中用到的点子,调完Begin方法之后,主线程尽管完成任务了。大家也不用监督该操作的实施情况,当该操作实践完将来,我们在Begin方法中传进去的callback就会被调用了,我们得以在相当情势中调用End方法去取得结果。下面我们再简单说一下面前二种办法。

//轮询获取结果代码

var pageContentService = new localhost.PageContent();
IAsyncResult asyncResult = pageContentService.BeginDownloadContent(
    "http://jesse2013.cnblogs.com",
    null,
    pageContentService);

while (!asyncResult.IsCompleted)
{
    Thread.Sleep(100);
}
var content = pageContentService.EndDownloadContent(asyncResult);

 // 强制等待结果代码

var pageContentService = new localhost.PageContent();
IAsyncResult asyncResult = pageContentService.BeginDownloadContent(
    "http://jesse2013.cnblogs.com",
    null,
    pageContentService);

// 也可以调用WaitOne()的无参版本,不限制强制等待时间
if (asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne(2000))
{
    var content = pageContentService.EndDownloadContent(asyncResult);
}
else
{ 
    // 2s时间已经过了,但是还没有执行完   
}

EAP(Event-Based Asynchronous Pattern)

  EAP是在.NET2.0出产的另一种过渡的异步编程模型,也是在.NET3.5随后Microsoft协理的一种做法,为啥吧?
尽管我们建一个.NET4.0或者更高版本的WinForm项目,再去添加Web
Reference就会发现变化的代理类中一度远非Begin和End方法了,记住在3.5的时候是两岸共存的,你可以选拔随机一种来使用。然则到了.NET4.0未来,EAP成为了您唯一的挑选。(我从不品味过手动生成代理类,有趣味的同班可以尝尝一下)让我们来看一下在.NET4下,大家是何等异步调用Web
Service的。

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    var pageContent = new localhost.PageContent();
    pageContent.DownloadContentAsync("http://jesse2013.cnblogs.com");
    pageContent.DownloadContentCompleted += pageContent_DownloadContentCompleted;
}

private void pageContent_DownloadContentCompleted(object sender, localhost.DownloadContentCompletedEventArgs e)
{
    if (e.Error == null)
    {
        textBox1.Text = e.Result;
    }
    else
    { 
        // 出错了
    }
}

线程问题

  不了解我们如故否记得,在APM格局中,callback是实施在另一个线程中,无法随易的去更新UI。不过假若您细心看一下方面的代码,我们的DownloadContentCompleted事件绑定的办法中一向就革新了UI,把重回的始末写到了一个文本框里面。通过一致的主意能够窥见,在EAP这种异步编程模式下,事件绑定的法门也是在调用的丰盛线程中举办的。也就是说解决了异步编程的时候UI交互的题材,而且是在同一个线程中履行。
看看下面的代码:

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Trace.TraceInformation("Call DownloadContentAsync on thread: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    Trace.TraceInformation("Is current from thread pool? : {0}", Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread ? "YES" : "NO");

    var pageContent = new localhost.PageContent();
    pageContent.DownloadContentAsync("http://jesse2013.cnblogs.com");
    pageContent.DownloadContentCompleted += pageContent_DownloadContentCompleted;
}

private void pageContent_DownloadContentCompleted(object sender, localhost.DownloadContentCompletedEventArgs e)
{
    Trace.TraceInformation("Completed DownloadContentAsync on thread: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    Trace.TraceInformation("Is current from thread pool? : {0}", Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread ? "YES" : "NO");
}

  Desktop4.vshost.exe
Information: 0 : Call DownloadContentAsync on thread: 10

  Desktop4.vshost.exe
Information: 0 : Is current from thread pool? : NO

  Desktop4.vshost.exe
Information: 0 : Completed DownloadContentAsync on thread: 10

  Desktop4.vshost.exe
Information: 0 : Is current from thread pool? : NO

async/await 给WinFrom带来了哪些

  假若说async给ASP.NET带来的是拍卖能力的增高,那么在WinForm中给程序员带来的裨益则是最大的。我们再也毫无因为要实现异步写回调或者绑定事件了,省事了,可读性也提升了。不信你看下边我们将调用大家特别web
service的代码在.NET4.5下实现一下:

private async void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    var pageContent = new localhost.PageContentSoapClient();
    var content = await pageContent.DownloadContentAsync("http://jesse2013.cnblogs.com");

    textBox1.Text = content.Body.DownloadContentResult;
}

  简单的三行代码,像写同步代码一样写异步代码,我想可能这就是async/await的魔力吧。在await之后,UI线程就足以回到响应UI了,在上头的代码中我们是从未有过新线程发生的,和EAP一样得到结果平昔就足以对UI操作了。

  async/await似乎真的很好,不过倘诺我们await前边的代码执行在其它一个线程中会暴发哪些业务呢?

private async void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    label1.Text = "Calculating Sqrt of 5000000";
    button1.Enabled = false;
    progressBar1.Visible = true;

    double sqrt = await Task<double>.Run(() =>
    {
        double result = 0;
        for (int i = 0; i < 50000000; i++)
        {
            result += Math.Sqrt(i);

            progressBar1.Maximum = 50000000;
            progressBar1.Value = i;
        }
        return result;
    });

    progressBar1.Visible = false;
    button1.Enabled = true;
    label1.Text = "The sqrt of 50000000 is " + sqrt;
}

  大家在界面中放了一个ProgressBar,同时开一个线程去把从1到5000000的平方全部加起来,看起来是一个相当耗时的操作,于是我们用Task.Run开了一个新的线程去履行。(注:如倘诺纯运算的操作,多线程操作对性能没有多大帮助,大家这里关键是想给UI一个速度展现当前举办到哪一步了。)看起来没有怎么问题,大家按F5运行吧!
  Bomb~

图片 7

  当执行到此地的时候,程序就崩溃了,告诉我们”无效操作,只好从创立porgressBar的线程访问它。“
 这也是大家一起始波及的,在WinForm先后中,只有UI主线程才能对UI举办操作,此外的线程是从未权限的。接下来我们就来探望,假设在WinForm中贯彻非UI线程对UI控制的翻新操作。 

不同线程之间通讯的题目

万能的Invoke

  WinForm中大部的控件包括窗体在内都贯彻了Invoke.aspx)方法,可以流传一个Delegate,这一个Delegate将会被所有卓殊控制的线程所调用,从而避免了跨线程访问的问题。

Trace.TraceInformation("UI Thread : {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
double sqrt = await Task<double>.Run(() =>
{
    Trace.TraceInformation("Run calculation on thread: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    double result = 0;
    for (int i = 0; i < 50000000; i++)
    {
        result += Math.Sqrt(i);
        progressBar1.Invoke(new Action(() => {
            Trace.TraceInformation("Update UI on thread: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            progressBar1.Maximum = 50000000;
            progressBar1.Value = i;
        }));
    }
    return result;
});

  Desktop.vshost.exe Information: 0 : UI
Thread : 9
  Desktop.vshost.exe Information: 0 : Run calculation on
thread: 10
  Desktop.vshost.exe
Information: 0 : Update UI on thread: 9

  Invoke方法比较简单,大家就不做过多的钻研了,可是我们要考虑到某些,Invoke是WinForm实现的UI跨线程沟通情势,WPF用的却是Dispatcher,要是是在ASP.NET下跨线程之间的联合又怎么做呢。为了配合各个技术平台下,跨线程同步的题材,Microsoft在.NET2.0的时候就引入了大家下边的这一个目的。

SynchronizationContext上下文同步对象

为啥需要SynchronizationContext

  就像大家在WinForm中遇见的题目一样,有时候我们需要在一个线程中传递一些数码或者做一些操作到另一个线程。但是在大部分情况下这是不容许的,出于安全因素的考虑,每一个线程都有它独立的内存空间和上下文。由此在.NET2.0,微软生产了SynchronizationContext。

  它最首要的机能之一是为我们提供了一种将部分行事职责(Delegate)以队列的措施存储在一个上下文对象中,然后把这些上下文对象关联到现实的线程上,当然有时候三个线程也足以提到到同一个SynchronizationContext对象。获取当前线程的联手上下文对象足以行使SynchronizationContext.Current。同时它还为我们提供以下三个形式Post和Send,分别是以异步和一块的办法将大家地方说的办事职责放到我们SynchronizationContext的队列中。

SynchronizationContext示例

  如故拿大家地点Invoke中用到的事例举例,只是本次我们不直接调用控件的Invoke方法去立异它,而是写了一个Report的格局专门去更新UI。

double sqrt = await Task<double>.Run(() =>
{
    Trace.TraceInformation("Current thread id is:{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

    double result = 0;
    for (int i = 0; i < 50000000; i++)
    {
        result += Math.Sqrt(i);
        Report(new Tuple<int, int>(50000000, i));
    }
    return result;
});

  每两回操作完事后大家调用一下Report方法,把我们一共要算的数字,以及当前正在测算的数字传给它就足以了。接下来就看大家的Report方法了。

private SynchronizationContext m_SynchronizationContext;
private DateTime m_PreviousTime = DateTime.Now;

public Form1()
{
    InitializeComponent();
    // 在全局保存当前UI线程的SynchronizationContext对象
    m_SynchronizationContext = SynchronizationContext.Current;
}

public void Report(Tuple<int, int> value)
{
    DateTime now = DateTime.Now;
    if ((now - m_PreviousTime).Milliseconds > 100)
    {
        m_SynchronizationContext.Post((obj) =>
        {
            Tuple<int, int> minMax = (Tuple<int, int>)obj;
            progressBar1.Maximum = minMax.Item1;
            progressBar1.Value = minMax.Item2;
        }, value);

        m_PreviousTime = now;
    }
}

  整个操作看起来要比Inovke复杂一点,与Invoke不同的是SynchronizationContext不需要对Control的引用,而Invoke必须先得有这多少个控件才能调用它的Invoke方法对它举行操作。

小结

  这篇博客内容有点长,不领会有多少人得以见到此间:)。最起首我只是想写写WinFrom下异步调用Web
瑟维斯(Service)的一部分东西,在一起初这篇文书的题目是”异步编程在WinForm下的实施“,可是写着写着发现越来越多的迷团没有解开,其实都是有些老的技能在此之前不曾接触和左右好,所以所幸就一次性把她们都重新学习了五回,与大家享受。

  大家再来回顾一下篇章所提到到的一些重中之重的定义:

  1. async/await
    在ASP.NET做的最大贡献(早期ASP.NET的异步开发情势同样也有这样的贡献),是在拜访数据库的时候、访问远程IO的时候立时放出了当下的处理性程,可以让那一个线程回到线程池中,从而实现能够去处理任何请求的效果。
  2. 异步的ASP.NET开发可以在处理能力上带来多大的增强,取决于大家的先后有多少日子是被卡住的,也就是这几个访问数据库和远程瑟维斯(Service)的光阴。
  3. 除此之外将代码改成异步,我们还需要在IIS上做一些对峙的配备来实现最优化。
  4. 甭管是ASP.NET、WinForm如故Mobile、如故平板,在巨型系统中都只是一个与用户交互的端而已,所以随便你现在是做所谓的前端(JavaScript +
    CSS等),仍旧所谓的后端(ASP.NET MVC、WCF、Web API 等
    ),又或者是相比较流行的移动端(IOS也好,Andrioid也罢,哪怕是不争气的WP),都只是整套大型系统中的零星一角而已。当然我并不是降级这么些端的价值,正是因为大家注意于不同,努力提高每一个端的用户体验,才能让这一个巨型系统有露脸的火候。我想说的是,在你对现在技术得到一定的完结之后,不要截止学习,因为任何软件架构体系中还有很多居多脍炙人口的东西值得我们去发现。
  5. APM和EAP是在async/await在此以前的两种不同的异步编程情势。
  6. APM假设不打断主线程,那么成功通知(回调)就会实施在此外一个线程中,从而给我们更新UI带来一定的题目。
  7. EAP的通告事件是在主线程中实践的,不会存在UI交互的题目。
  8. 最终,我们还学习了在Winform下不同线程之间互相的题目,以及SynchronizationContext。
  9. APM是.NET下最早的异步编程方法,从.NET1.0以来就有了。在.NET2.0的时候,微软察觉到了APM的回调函数中与UI交互的题材,于是带来了新的EAP。APM与EAP一直并存到.NET3.5,在.NET4.0的时候微软带来了TPL,也就是我们所熟稔的Task编程,而.NET4.5就是大家大家精晓的async/await了,可以看到.NET一贯在不停的迈入,加上最近不断的和开源社区的协作,跨平台等特色的引入,大家有理由相信.NET会越走越好。

  最后,这篇著作从找材料学习到写出来,差不多花了本人六个周未的时日,希望可以给急需的人要么感兴趣想要不断学习的人一点扶持(不管是往前读书,仍旧未来学习)最终还要感谢@田园里面的蟋蟀,在翻阅的时候给自己找了部分错别字!

引用 & 扩大阅读

http://blogs.msdn.com/b/tmarq/archive/2010/04/14/performing-asynchronous-work-or-tasks-in-asp-net-applications.aspx
http://blog.stevensanderson.com/2008/04/05/improve-scalability-in-aspnet-mvc-using-asynchronous-requests
http://blogs.msdn.com/b/tmarq/archive/2007/07/21/asp-net-thread-usage-on-iis-7-0-and-6-0.aspx 
http://blogs.msdn.com/b/tmarq/archive/2010/04/14/performing-asynchronous-work-or-tasks-in-asp-net-applications.aspx
http://mohamadhalabi.com/2014/05/08/thread-throttling-in-iis-hosted-wcf-sync-vs-async/
Pro Asynchronous Programs with .NET by Richard Blewett and Andrew Clymer