.NET異步有多少種實(shí)現(xiàn)方式？（異步編程提高系統(tǒng)性能、改善用戶體驗(yàn)）
想要知道.NET異步有多少種實(shí)現(xiàn)方式，首先我們要知道.NET提供的執(zhí)行異步操作的三種模式，然后再去了解.NET異步實(shí)現(xiàn)的四種方式。
.NET執(zhí)行異步操作的三種模式
(1) 基于任務(wù)的異步模式 (TAP)【推薦使用】 ：該模式使用單一方法表示異步操作的開(kāi)始和完成，TAP 是在 .NET Framework 4 中引入的。這是在 .NET 中進(jìn)行異步編程的推薦方法。 C# 中的 async 和 await 關(guān)鍵詞以及 Visual Basic 中的 Async 和 Await 運(yùn)算符為 TAP 添加了語(yǔ)言支持。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱基于任務(wù)的異步模式 (TAP)。
(2) 基于事件的異步模式 (EAP)：是提供異步行為的基于事件的舊模型， 這種模式需要后綴為 Async 的方法，以及一個(gè)或多個(gè)事件、事件處理程序委托類型和 EventArg 派生類型。EAP 是在 .NET Framework 2.0 中引入的。建議新開(kāi)發(fā)中不再使用這種模式。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱基于事件的異步模式 (EAP)。
(3) 異步編程模型 (APM) 模式（也稱為 IAsyncResult 模式）：這是使用 IAsyncResult 接口提供異步行為的舊模型， 在這種模式下，同步操作需要 Begin 和 End 方法（例如，BeginWrite 和 EndWrite以實(shí)現(xiàn)異步寫入操作）。不建議新的開(kāi)發(fā)使用此模式。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱異步編程模型 (APM)。
.NET異步編程有什么作用？
- 提高性能和資源利用率：異步編程可以在等待 I/O 操作完成的同時(shí)釋放線程資源，使得線程能夠繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)，從而提高了系統(tǒng)的資源利用率和性能。
- 改善用戶體驗(yàn)：通過(guò)異步編程，可以避免在等待長(zhǎng)時(shí)間操作完成時(shí)出現(xiàn)界面卡頓或無(wú)響應(yīng)的情況，從而改善用戶體驗(yàn)，使應(yīng)用程序更加流暢和響應(yīng)。
- 簡(jiǎn)化編程模型：使用 C# 提供的async 和 await 關(guān)鍵字可以使異步編程變得更加簡(jiǎn)潔和易于理解，避免了傳統(tǒng)的回調(diào)地獄（callback hell），使代碼更具可讀性和可維護(hù)性。
- 提高并發(fā)性：通過(guò)異步編程，可以更有效地處理并發(fā)請(qǐng)求，從而提高系統(tǒng)的并發(fā)性能，使得應(yīng)用程序能夠更好地處理大量用戶請(qǐng)求。
- 支持大規(guī)模并行編程：異步編程模型使得在大規(guī)模并行編程中更容易管理和控制異步任務(wù)的執(zhí)行，提供了更靈活的并發(fā)編程方式。
總的來(lái)說(shuō)，異步編程在提高系統(tǒng)性能、改善用戶體驗(yàn)、簡(jiǎn)化編程模型和支持并行編程方面發(fā)揮著重要作用，是現(xiàn)代軟件開(kāi)發(fā)中不可或缺的重要技術(shù)之一。
1.異步方法（Async Method TAP模式）
使用async/await關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)異步編程，這是比較常用的一種異步實(shí)現(xiàn)方式。例如：
/// <summary>
/// 異步方法（Async Method TAP模式）
/// </summary>
/// <returns></returns>
public static async Task TestDoSomeAsync()
{
await Task.Delay(1000 * 10).ConfigureAwait(false); //等待10秒
Console.WriteLine("Async Method Completed.");
}2.任務(wù)并行庫(kù)（TPL, Task Parallel Library TAP模式）
通過(guò) Task 和 Task類型實(shí)現(xiàn)異步編程，可以利用多核處理器，并發(fā)執(zhí)行多個(gè)獨(dú)立的任務(wù)。例如：
/// <summary>
/// 任務(wù)并行庫(kù)（TPL, Task Parallel Library TAP模式）
/// </summary>
public static void TestTaskParallel()
{
var task1 = Task.Run(() =>
{
Console.WriteLine("Task 1 Completed.");
});
var task2 = Task.Run(() =>
{
Console.WriteLine("Task 2 Completed.");
});
Task<int> task3 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
Console.WriteLine("Task 3 Completed.");
return 20; // 返回一個(gè)整數(shù)值
});
//等待所有任務(wù)完成
Task.WaitAll(task1, task2, task3);
}3.Asynchronous Programming Model（APM模式）
是一種經(jīng)典的異步編程模式，需要手動(dòng)創(chuàng)建回調(diào)函數(shù)，用于處理完成或錯(cuò)誤的通知?？梢酝ㄟ^(guò) IAsyncResult 設(shè)計(jì)模式的 Begin 和 End 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中 Begin 方法開(kāi)始異步操作，而 End 方法在異步操作完成時(shí)執(zhí)行，并返回異步操作的結(jié)果。
注意：在 .NET Core 或 .NET 5+ 等新版本中，BeginInvoke 方法已經(jīng)被棄用并不再支持，因此可能會(huì)導(dǎo)致 System.PlatformNotSupportedException 異常，不過(guò)在.NET FX環(huán)境是支持的。
/// <summary>
/// Asynchronous Programming Model（APM模式）
/// </summary>
public static void TestAPMAsync()
{
// 創(chuàng)建一個(gè) AsyncCallback 委托，用于處理異步操作完成后的回調(diào)
var callback = new AsyncCallback(AsyncOperationCallback);
// 創(chuàng)建一個(gè)異步委托實(shí)例，表示要異步執(zhí)行的操作
var asyncMethod = new Func<int, string>(AsyncMethod);
// 開(kāi)始異步操作
var result = asyncMethod.BeginInvoke(88, callback, asyncMethod);
Console.WriteLine($"TestAPMAsync Completed.");
Console.ReadLine();
}
private static string AsyncMethod(int parameter)
{
Console.WriteLine("AsyncMethod開(kāi)始執(zhí)行了...");
return $"異步操作完成，參數(shù)為：{parameter}。";
}
private static void AsyncOperationCallback(IAsyncResult result)
{
try
{
// 從異步狀態(tài)對(duì)象中獲取返回的異步委托
Func<int, string> asyncMethod = (Func<int, string>)result.AsyncState;
string message = asyncMethod.EndInvoke(result);
Console.WriteLine(message);
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine($"異步操作發(fā)生異常：{ex.Message}");
}
}4.Event-based Asynchronous Pattern（EAP模式）
是一種已過(guò)時(shí)的異步編程模式，需要使用事件來(lái)實(shí)現(xiàn)異步編程。
需要注意的是，EAP 模式通過(guò)事件來(lái)實(shí)現(xiàn)異步編程，相對(duì)于 APM 模式更容易理解，同時(shí)也避免了手動(dòng)處理回調(diào)函數(shù)等細(xì)節(jié)工作。但是，EAP 模式并不支持 async/await 異步關(guān)鍵字，因此在一些特定的場(chǎng)景下可能不夠靈活。
/// <summary>
/// Event-based Asynchronous Pattern（EAP模式）
/// </summary>
static void Main(string[] args)
{
var asyncObj = new MyAsyncClass();
// 訂閱異步操作完成事件
asyncObj.OperationNameCompleted += AsyncObjOperationNameCompleted;
// 啟動(dòng)異步操作
asyncObj.DoWorkAsync(10);
Console.ReadLine();
}
/// <summary>
/// 異步操作完成事件的處理方法
/// </summary>
/// <param name="result">result</param>
private static void AsyncObjOperationNameCompleted(int result)
{
Console.WriteLine($"異步操作完成，結(jié)果為: {result}");
}
public class MyAsyncClass : Component
{
/// <summary>
/// 聲明一個(gè)委托類型，用于定義異步操作的方法簽名
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
/// <returns></returns>
public delegate void MyAsyncDelegate(int arg);
/// <summary>
/// 聲明一個(gè)事件，用于通知異步操作的完成
/// </summary>
public event MyAsyncDelegate OperationNameCompleted;
/// <summary>
/// 異步執(zhí)行方法，接受一個(gè)參數(shù) arg
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
public void DoWorkAsync(int arg)
{
// 將異步操作放入線程池中執(zhí)行
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(DoWork), arg);
}
/// <summary>
/// 真正的異步操作
/// </summary>
/// <param name="obj"></param>
private void DoWork(object obj)
{
int arg = (int)obj;
int res = arg + 1;
// 觸發(fā)事件，傳遞異步操作的結(jié)果
OperationNameCompleted?.Invoke(res);
}
}
