前言

在.Net程序開發過程中，我們經常會遇到如下場景：

編寫WinForm程序客戶端，需要查詢數據庫獲取數據，于是我們根據需求寫好了代碼后，點擊查詢，發現界面卡死，無法響應。經過調試，發現查詢數據庫這一步執行了很久，在此過程中，UI被阻塞，無法響應任何操作。

如何解決此問題？我們需要分析問題成因：在WinForm窗體運行時，只有一個主線程，即為UI線程，UI線程在此過程中既負責渲染界面，又負責查詢數據，因此在大量耗時的操作中，UI線程無法及時響應導致出現問題。此時我們需要將耗時操作放入異步操作，使主線程繼續響應用戶的操作，這樣可以大大提升用戶體驗。

直接編寫異步編程也許不是一件輕松的事，和同步編程不同的是，異步代碼并不是始終按照寫好的步驟執行，且如何在異步執行完通知前序步驟也是其中一個問題，因此會帶來一系列的考驗。

幸運的是，在.Net Framework中，提供了多種異步編程模型以及相關的API，這些模型的存在使得編寫異步程序變得容易上手。隨著Framework的不斷升級，相應的模型也在不斷改進，下面我們一起來回顧一下.Net異步編程的前世今生。

第一個異步編程模型：APM

概述

APM，全稱Asynchronous Programing Model，顧名思義，它即為異步編程模型，最早出現于.Net Framework 1.x中。

它使用IAsyncResult設計模式的異步操作，一般由BeginOperationName和EndOperationName兩個方法實現，這兩個方法分別用于開始和結束異步操作，例如FileStream類中提供了BeginRead和EndRead來對文件進行異步字節讀取操作。

使用

在程序運行過程中，直接調用BeginOperationName后，會將所包含的方法放入異步操作，并返回一個IAsyncResult結果，同時異步操作在另外一個線程中執行。

每次在調用BeginOperationName方法后，還應調用EndOperationName方法，來獲取異步執行的結果，下面我們一起來看一個示例：

using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks;namespace APMTest {class Program{public delegate void ConsoleDelegate();static void Main(string[] args){ConsoleDelegate consoleDelegate = new ConsoleDelegate(ConsoleToUI);Thread.CurrentThread.Name = "主線程Thread";IAsyncResult ar = consoleDelegate.BeginInvoke(null, null);consoleDelegate.EndInvoke(ar);Console.WriteLine("我是同步輸出，我的名字是：" + Thread.CurrentThread.Name);Console.Read();}public static void ConsoleToUI(){if (Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread){Thread.CurrentThread.Name = "線程池Thread";}else{Thread.CurrentThread.Name = "普通Thread";}Thread.Sleep(3000); //模擬耗時操作Console.WriteLine("我是異步輸出，我的名字是：" + Thread.CurrentThread.Name);}} }

在這段示例中，我們定義了一個委托來使用其BeginInvoke/EndInvoke方法用于我們自定義方法的異步執行，同時將線程名稱打印出來，用于區分主線程與異步線程。

如代碼中所示，在調用BeginInvoke之后，立即調用了EndInvoke獲取結果，那么會發生什么呢？

如下圖所示：

看到這里大家也許會比較詫異：為什么同步操作會在異步操作之后輸出呢？這樣不是和同步就一樣了嗎？

原因是這樣的：EndInvoke方法會阻塞調用線程，直到異步調用結束，由于我們在異步操作中模擬了3s耗時操作，所以它會一直等待到3s結束后輸出異步信息，此時才完成了異步操作，進而進行下一步的同步操作。

同時在BeginInvoke返回的IAynscResult中，包含如下屬性：

通過輪詢IsCompleted屬性或使用AsyncWaitHandle屬性，均可以獲取異步操作是否完成，從而進行下一步操作，相關代碼如下所示：

using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks;namespace APMTest {class Program{public delegate void ConsoleDelegate();static void Main(string[] args){ConsoleDelegate consoleDelegate = new ConsoleDelegate(ConsoleToUI);Thread.CurrentThread.Name = "主線程Thread";IAsyncResult ar = consoleDelegate.BeginInvoke(null, null);//此處改為了輪詢IsCompleted屬性，AsyncWaitHandle屬性同理while (!ar.IsCompleted){Console.WriteLine("等待執行...");}consoleDelegate.EndInvoke(ar);Console.WriteLine("我是同步輸出，我的名字是：" + Thread.CurrentThread.Name);Console.Read();}public static void ConsoleToUI(){if (Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread){Thread.CurrentThread.Name = "線程池Thread";}else{Thread.CurrentThread.Name = "普通Thread";}Thread.Sleep(3000); //模擬耗時操作Console.WriteLine("我是異步輸出，我的名字是：" + Thread.CurrentThread.Name);}} }

運行后結果如下：

可以發現，在輪詢屬性時，程序仍然會等待異步操作完成，進而進行下一步的同步輸出，無法達到我們需要的效果，那么究竟有沒有辦法解決呢？

此時我們需要引入一個新方法：使用回調。

在之前的操作中，使用BeginInvoke方法，兩個參數總是傳入的為null。若要使用回調機制，則需傳入一個類型為AsyncCallback的回調函數，并在最后一個參數中，傳入需要使用的參數，如以下代碼所示：

using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks;namespace APMTest {class Program{public delegate void ConsoleDelegate();static void Main(string[] args){ConsoleDelegate consoleDelegate = new ConsoleDelegate(ConsoleToUI);Thread.CurrentThread.Name = "主線程Thread";//此處傳入AsyncCallback類型的回調函數，并傳入需要使用的參數consoleDelegate.BeginInvoke(CallBack, consoleDelegate);//IAsyncResult ar = consoleDelegate.BeginInvoke(null, null);此處改為了輪詢IsCompleted屬性，AsyncWaitHandle屬性同理//while (!ar.IsCompleted)//{// Console.WriteLine("等待執行...");//}//consoleDelegate.EndInvoke(ar);Console.WriteLine("我是同步輸出，我的名字是：" + Thread.CurrentThread.Name);Console.Read();}public static void ConsoleToUI(){if (Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread){Thread.CurrentThread.Name = "線程池Thread";}else{Thread.CurrentThread.Name = "普通Thread";}Thread.Sleep(3000); //模擬耗時操作Console.WriteLine("我是異步輸出，我的名字是：" + Thread.CurrentThread.Name);}public static void CallBack(IAsyncResult ar){//使用IAsyncResult的AsyncState獲取BeginInvoke中的參數，并用于執行EndInvokeConsoleDelegate callBackDelegate = ar.AsyncState as ConsoleDelegate;callBackDelegate.EndInvoke(ar);}} }

運行后結果如下：

此時可以看出，使用回調的方式已經實現了我們需要的效果。在同步執行時，將耗時操作放入異步操作，從而不影響同步操作的繼續執行，在異步操作完成后，回調返回相應的結果。

小結

APM模型的引入，使得編寫異步程序變的如此簡單，只需定義委托，將要執行的方法包含其中，并調用Begin/End方法對，即可實現異步編程。在一些基礎類庫中，也已經提供了異步操作的方法，直接調用即可。

同時我們可以看到，BeginInvoke方法，實際上是調用了線程池中的線程進行操作，因此APM模型也應屬于多線程程序，同時包含主線程與線程池線程。

但是APM模型也存在一些缺點：

• 若不使用回調機制，則需等待異步操作完成后才能繼續執行，此時未達到異步操作的效果。

• 在異步操作的過程中，無法取消，也無法得知操作進度。

• 若編寫GUI程序，異步操作內容與主線程未在同一線程，操作控件時會引起線程安全問題。

為了解決這些缺陷，微軟推出了其他的異步模式，預知后事如何，且聽下回分解。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的浅谈.Net异步编程的前世今生----APM篇的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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