.NET中的异步编程:使用F#简化异步编程

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      不管是使用yield或借助第三方类库来简化异步编程，或多或少总是感觉不那么“正统”，有点hack的感觉。这种感觉在实验阶段倒还可以，要是用在产品中总有点担心，即使这些类库来自权威的第三方，我不知道大家有没有跟我同样的感觉。那么这个时候我们就会想，如果在语言中直接能提供这种机制该多好呢。

      系列文章回顾：.NET开发中的异步编程：第三方类库

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      F#的异步工作流

      在Visual Studio 2010中，新包含了一种语言：F#。F#的一大特性就是异步计算。能让你用同步的方式编写异步的代码，不用使用AsyncCallback回调将一个方法分为两段，也不用注册异步完成事件。

      F#是一个强类型的函数式编程语言，现在是2.0版本，在VS2010中正式作为first-class语言出现。其主要设计者是Don Syme，同是.NET中的泛型的主要设计者之一。

      我们来看看前面几篇文章中都包含的那个示例使用F#的代码将是怎样：

      很短小精悍吧(实际上这段代码可以更短，但为了说明异步的编写方式，我没有使用那些看起来有点“怪”的语法)。下面我们来解读一下这段代码，希望本文结束后你能对F#中的异步有点初步的印象。

      F#中用let定义一个值，比如：

      不过上面的代码是用let定义一个函数。不过请记住，F#是函数式编程语言，在这里函数也是值。观察上面的代码，let后面是函数名，然后跟着函数的参数列表(url : string)。F#有强大的类型推断能力，一般情况下参数的类型是不需要写的，但是在这个代码中因为WebRequest.Create方法有多个重载方式，所以无法推断出url的类型，需要加上string。注意这里定义类型的方式。

      下面是本问最有趣的地方了：async{…}。这就是所谓的异步工作流，它实际上是AsyncBuilder的一个全局示例。而被包括在async{}内的一些操作被转换为FSharpAsyncBuilder的方法调用，这种使用方式在F#里称之为工作流(Workflow)。注意，这和业务系统中的工作流程系统是不同的。关于工作流我会在下一篇文章中详细介绍。现在我们只需要知道async{}执行的结果放回的是一个Async(泛型)类型的东西，这个东西表示一个可以被调度运行的任务，我们可以这样使用这个方法： 

      Async.RunSynchronously会将asyncDownload返回的这个异步任务放到线程池中执行，然后阻塞线程等待返回结果。

      在这里需要说明的是，前面下载网页内容的代码是异步执行的。当调用req.AsyncGetResponse时只是注册异步回调，但是并不阻塞线程。当从远程服务器拿到响应后会接着执行req.AsyncGetResponse后面的内容。这样就用非常自然的同步顺序的方式，编写出异步的代码。这比之前使用各种第三方类库的hack方式看起来更自然。至于这种方式背后的实现原理，敬请期待下篇文章。#p#驱动中国#e#

      但这里存在一个问题是，如果我们现在的场景是这样的：

      在Winform窗体上有一个按钮，点击按钮后下载网页内容，然后将内容显示在页面上的一个文本框中。那么这里使用Async.RunSynchronously就不是个好注意。RunSynchronously会阻塞UI线程直到返回结果，那么我们在本系列开始的时候提到构建灵敏的UI的目的就没有达到。我们不能阻塞UI线程，应该让它执行完毕后调用我们的代码将内容显示在文本框中。幸好Async提供了StartWithContinuations方法，我们就可以这样来执行我们的下载程序了：

      Async.StartWithContinuations第一个参数接收的是我们异步执行的任务，然后接收三个回调。这三个回调就是我在.NET中的异步编程(三)- Continuation passing style以及使用yield实现异步中介绍的continuation。它们分别是成功执行后将怎样(在textBox中显示)，发生异常后怎样(使用MessageBox显示警告)，以及任务被取消了将怎样。使用这个后这里就不再有阻塞了，continuation是在asyncDownload执行完毕后触发的，不是通过阻塞线程“等”来的。

      实际上在textBox中显示html源代码这个回调不再是在UI线程上工作了，聪明的你应该知道这样会抛出“不在创建控件的线程上修改控件的属性”的异常，但是奇怪的是这里却没有抛出这个异常，这都是StartWithContinuations的功劳，它在开始运行的时候会捕获当前程序的上下文(SynchronizationContext)，然后在执行continuations的时候会在原来捕获的上下文中执行代码，所以也就不会抛出那个异常了。

      req.AsyncGetResponse的实现:

      在这里我还想介绍的就是req.AsyncGetResponse，其实现思路在异步编程封装里经常使用，在Async CTP中也提供了类似的扩展类库。AsyncGetResponse方法是一个WebRequest的扩展方法，在内部调用Async.FromBeginEnd封装WebRequest的BeginGetResponse和EndGetResponse。其大概想法就是这样的：

      我们可以将Async所代表的东西当作一个可以在未来某个时刻获得结果的任务，它现在还在执行。等到它的Result被设置的时候该任务就会完成，完成后就会触发一个事件，我们要做的就是注册这个事件，然后在事件发生后我们接着执行req.AsyncGetResponse的代码(如何实现是工作流的功劳)。

      F#中还提供了对其他异步方法的扩展，思路跟这里差不多，都可以使用AsyncXXX的方法调用。

      这里需要注意的是，因为Async仅仅表示一个未来可获得结果的任务，所以它内部不一定必须包含异步的操作。我们甚至可以将一段计算密集型的代码放到它内部(比如解一个方程)，它就仅仅提供了一个调度的单元，更好的组织我们的代码。比如下面这样的代码： 

      我们利用async{}创建很多运算单元，然后利用Async.Parallel方法并行的执行这些计算单元。这样的代码比零散执行的代码更容易读，就像创建了很多对象来表示这些计算单元一样。

      总结：

      本文只是简单的介绍了下F#中编写异步编程的方法。我希望读者看完本文后能建立这样一些概念：

      1、上面代码中async{}内的代码是异步执行的，没有线程被阻塞，即使是访问非常慢的远程服务器时。

      2、async返回的Async代表一个未来可以得到结果 "a 的任务。

      3、利用这种FromBeginEnd封装传统的异步编程的BeginXXX和EndXXX方法的方式是提供异步扩展库的常用做法。