异步的世界网络游戏新

2019-10-09 21:52 来源:未知

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  • APM
  • EAP
  • TAP
  • 延伸考虑

新进级的程序猿只怕对async、await用得很多,却对后边的异步精通什么少。本身正是此类,因而筹算回看学习下异步的进化史。 

本文首假设回顾async异步格局此前的异步,下篇小说再来注重深入分析async异步情势。

APM

APM 异步编制程序模型,Asynchronous Programming Model

早在C#1的时候就有了APM。即使不是很熟识,可是多少照旧见过的。就是那个类是BeginXXX和EndXXX的情势,且BeginXXX重回值是IAsyncResult接口。

在职业写APM示例以前大家先交付一段同步代码:

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//1、同步方法
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{          
    Debug.WriteLine("【Debug】线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

    var request = WebRequest.Create("https://github.com/");//为了更好的演示效果,我们使用网速比较慢的外网
    request.GetResponse();//发送请求    

    Debug.WriteLine("【Debug】线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    label1.Text = "执行完毕!";
}

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【表明】为了更加好的演示异步效果,这里大家使用winform程序来做示范。(因为winform始终都亟需UI线程渲染分界面,如果被UI线程占用则会油不过生“假死”状态)

【效果图】

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看图获悉:

  • 小编们在实施措施的时候页面出现了“假死”,拖不动了。
  • 小编们看来打字与印刷结果,方法调用前和调用后线程ID都是9(也正是同一个线程)

下边大家再来演示对应的异步方法:(BeginGetResponse、EndGetResponse所谓的APM异步模型)

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private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    //1、APM 异步编程模型,Asynchronous Programming Model
    //C#1[基于IAsyncResult接口实现BeginXXX和EndXXX的方法]             
    Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

    var request = WebRequest.Create("https://github.com/");
    request.BeginGetResponse(new AsyncCallback(t =>//执行完成后的回调
    {
        var response = request.EndGetResponse(t);
        var stream = response.GetResponseStream();//获取返回数据流 

        using (StreamReader reader = new StreamReader(stream))
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            while (!reader.EndOfStream)
            {
                var content = reader.ReadLine();
                sb.Append(content);
            }
            Debug.WriteLine("【Debug】" + sb.ToString().Trim().Substring(0, 100) + "...");//只取返回内容的前100个字符 
            Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            label1.Invoke((Action)(() => { label1.Text = "执行完毕!"; }));//这里跨线程访问UI需要做处理
        }
    }), null);

    Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); 
}

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【效果图】

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看图获悉:

  • 启用异步方法并从未是UI分界面卡死
  • 异步方法运维了别的二个ID为12的线程

地方代码施行顺序:

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前边我们说过,APM的BebinXXX必得回到IAsyncResult接口。那么接下去我们分析IAsyncResult接口:

网络游戏新,先是我们看:

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当真再次回到的是IAsyncResult接口。这IAsyncResult到底长的什么样体统?:

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并从未想像中的那么复杂嘛。大家是或不是足以尝尝那贯彻这几个接口,然后展现本身的异步方法呢?

先是定八个类MyWebRequest,然后继续IAsyncResult:(上面是核心的伪代码完毕)

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public class MyWebRequest : IAsyncResult
{
    public object AsyncState
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }

    public WaitHandle AsyncWaitHandle
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }

    public bool CompletedSynchronously
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }

    public bool IsCompleted
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }
}

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那般自然是不可能用的,最少也得有个存回调函数的性质吧,上面大家有一些退换下:

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下一场大家能够自定义APM异步模型了:(成对的Begin、End)

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public IAsyncResult MyBeginXX(AsyncCallback callback)
{
    var asyncResult = new MyWebRequest(callback, null);
    var request = WebRequest.Create("https://github.com/");
    new Thread(() =>  //重新启用一个线程
    {
        using (StreamReader sr = new StreamReader(request.GetResponse().GetResponseStream()))
        {
            var str = sr.ReadToEnd();
            asyncResult.SetComplete(str);//设置异步结果
        }

    }).Start();
    return asyncResult;//返回一个IAsyncResult
}

public string MyEndXX(IAsyncResult asyncResult)
{
    MyWebRequest result = asyncResult as MyWebRequest;
    return result.Result;
}

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调用如下:

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 private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
 {
     Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     MyBeginXX(new AsyncCallback(t =>
     {
         var result = MyEndXX(t);
         Debug.WriteLine("【Debug】" + result.Trim().Substring(0, 100) + "...");
         Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     }));
     Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
 }

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效果图:

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我们看见本身实现的效能基本上和系统提供的大致。

  • 启用异步方法并不曾是UI界面卡死
  • 异步方法运行了其他多少个ID为11的线程

【总结】

私家感到APM异步方式正是启用其他三个线程实施耗费时间职责,然后经过回调函数实行后续操作。

APM还可以通过别的格局获得值,如:

while (!asyncResult.IsCompleted)//循环,直到异步执行完成 (轮询方式)
{
    Thread.Sleep(100);
}
var stream2 = request.EndGetResponse(asyncResult).GetResponseStream();

asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();//阻止线程,直到异步完成 (阻塞等待)
var stream2 = request.EndGetResponse(asyncResult).GetResponseStream();

 

补充:假使是常常方法,大家也得以通过信托异步:(BeginInvoke、EndInvoke)

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 public void MyAction()
 {
     var func = new Func<string, string>(t =>
     {
         Thread.Sleep(2000);
         return "name:" + t + DateTime.Now.ToString();
     });

     var asyncResult = func.BeginInvoke("张三", t =>
     {
         string str = func.EndInvoke(t);
         Debug.WriteLine(str);
     }, null); 
 }

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EAP

EAP 基于事件的异步格局,Event-based Asynchronous Pattern

此情势在C#2的时候光顾。

先来看个EAP的例证:

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 private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
 {            
     Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

     BackgroundWorker worker = new BackgroundWorker();
     worker.DoWork += new DoWorkEventHandler((s1, s2) =>
     {
         Thread.Sleep(2000);
         Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     });//注册事件来实现异步
     worker.RunWorkerAsync(this);
     Debug.WriteLine("【Debug】主线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
 }

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【效果图】(同样不会阻塞UI界面)

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【特征】

  • 透过事件的方法注册回调函数
  • 经过 XXXAsync方法来实行异步调用

事例很简短,然则和APM格局相比较,是否向来不那么分明透明。为啥能够那样达成?事件的登记是在干嘛?为何试行RunWorkerAsync会触发注册的函数?

认为温馨又想多了...

我们试着反编译看看源码:

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 只想说,这么玩,有趣吗?

TAP

TAP 基于任务的异步格局,Task-based Asynchronous Pattern

到最近截止,我们认为上面包车型地铁APM、EAP异步情势好用吗?好像从没察觉什么样难题。再稳重想想...倘若大家有多个异步方法须求按先后顺序施行,而且要求(在主进度)获得全部重临值。

第一定义多个委托:

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public Func<string, string> func1()
{
    return new Func<string, string>(t =>
    {
        Thread.Sleep(2000);
        return "name:" + t;
    });
}
public Func<string, string> func2()
{
    return new Func<string, string>(t =>
    {
        Thread.Sleep(2000);
        return "age:" + t;
    });
}
public Func<string, string> func3()
{
    return new Func<string, string>(t =>
    {
        Thread.Sleep(2000);
        return "sex:" + t;
    });
}

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接下来根据一定顺序实行:

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public void MyAction()
{
    string str1 = string.Empty, str2 = string.Empty, str3 = string.Empty;
    IAsyncResult asyncResult1 = null, asyncResult2 = null, asyncResult3 = null;
    asyncResult1 = func1().BeginInvoke("张三", t =>
    {
        str1 = func1().EndInvoke(t);
        Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        asyncResult2 = func2().BeginInvoke("26", a =>
        {
            str2 = func2().EndInvoke(a);
            Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            asyncResult3 = func3().BeginInvoke("男", s =>
            {
                str3 = func3().EndInvoke(s);
                Debug.WriteLine("【Debug】异步线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            }, null);
        }, null);
    }, null);

    asyncResult1.AsyncWaitHandle.WaitOne();
    asyncResult2.AsyncWaitHandle.WaitOne();
    asyncResult3.AsyncWaitHandle.WaitOne();
    Debug.WriteLine(str1 + str2 + str3);
} 

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而外难看、难读一点看似也没怎么 。然则实在是那样吗?

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asyncResult2是null?
有鉴于此在达成第三个异步操作从前未曾对asyncResult2进行赋值,asyncResult2推行异步等待的时候报那多少个。那么那样我们就不可能调整四个异步函数,依据一定顺序实行到位后再获得重返值。(理论上依然有其余方式的,只是会然代码尤其复杂)

 

是的,今后该大家的TAP进场了。

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只须求调用Task类的静态方法Run,就可以轻易使用异步。

赢得重回值:

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var task1 = Task<string>.Run(() =>
{
    Thread.Sleep(1500);
    Console.WriteLine("【Debug】task1 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    return "张三";
});
//其他逻辑            
task1.Wait();
var value = task1.Result;//获取返回值
Console.WriteLine("【Debug】主 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

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当今大家管理方面四个异步按序执行:

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Console.WriteLine("【Debug】主 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
string str1 = string.Empty, str2 = string.Empty, str3 = string.Empty;
var task1 = Task.Run(() =>
{
    Thread.Sleep(500);
    str1 = "姓名:张三,";
    Console.WriteLine("【Debug】task1 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}).ContinueWith(t =>
{
    Thread.Sleep(500);
    str2 = "年龄:25,";
    Console.WriteLine("【Debug】task2 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}).ContinueWith(t =>
{
    Thread.Sleep(500);
    str3 = "爱好:妹子";
    Console.WriteLine("【Debug】task3 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
});

Thread.Sleep(2500);//其他逻辑代码

task1.Wait();

Debug.WriteLine(str1 + str2 + str3);
Console.WriteLine("【Debug】主 线程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

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[效果图]

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咱俩看看,结果都拿走了,且是异步按序试行的。且代码的逻辑思路特别明晰。假设您感受还不是相当大,那么你现象假设是玖二十一个异步方法须求异步按序实施呢?用APM的异步回调,那最少也得异步回调嵌套九17遍。那代码的复杂度可想而知。

 

拉开思索

  • WaitOne实现等待的法规

  • 异步为啥会进级质量

  • 线程的选用数据和CPU的使用率有早晚的关联吗

 

主题素材1:WaitOne完毕等待的法规

以前,大家先来简单的打听下八线程频域信号调整AutoResetEvent类。

var _asyncWaitHandle = new AutoResetEvent(false);
_asyncWaitHandle.WaitOne();

此代码会在 WaitOne 的地方会间接等候下去。除非有其他一个线程试行 AutoReset伊芙nt 的set方法。

var _asyncWaitHandle = new AutoResetEvent(false);
_asyncWaitHandle.Set();
_asyncWaitHandle.WaitOne();

那样,到了 WaitOne 就可以直接实行下去。未有有任何等待。

今昔大家对APM 异步编程模型中的 WaitOne 等待是或不是领悟了点什么吗。大家回头来完成以前自定义异步方法的异步等待。

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public class MyWebRequest : IAsyncResult
{
    //异步回调函数(委托)
    private AsyncCallback _asyncCallback;
    private AutoResetEvent _asyncWaitHandle;
    public MyWebRequest(AsyncCallback asyncCallback, object state)
    {
        _asyncCallback = asyncCallback;
        _asyncWaitHandle = new AutoResetEvent(false);
    }
    //设置结果
    public void SetComplete(string result)
    {
        Result = result;
        IsCompleted = true;
        _asyncWaitHandle.Set();
        if (_asyncCallback != null)
        {
            _asyncCallback(this);
        }
    }
    //异步请求返回值
    public string Result { get; set; }
    //获取用户定义的对象,它限定或包含关于异步操作的信息。
    public object AsyncState
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }
    // 获取用于等待异步操作完成的 System.Threading.WaitHandle。
    public WaitHandle AsyncWaitHandle
    {
        //get { throw new NotImplementedException(); }

        get { return _asyncWaitHandle; }
    }
    //获取一个值,该值指示异步操作是否同步完成。
    public bool CompletedSynchronously
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }
    //获取一个值,该值指示异步操作是否已完成。
    public bool IsCompleted
    {
        get;
        private set;
    }
}

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革命代码正是增创的异步等待。

【施行步骤】

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主题素材2:异步为啥会升级质量

举个例子说同步代码:

Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问数据库的方法
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问FQ网站的方法

其一代码必要20秒。

假使是异步:

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var task = Task.Run(() =>
{
    Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问数据库的方法
});
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问FQ网站的方法
task.Wait();

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那般就假设10秒了。这样就节省了10秒。

如果是:

var task = Task.Run(() =>
{
    Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问数据库的方法
}); 
task.Wait();

异步实行中间未有耗费时间的代码那么那样的异步将是不曾乐趣的。

或者:

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var task = Task.Run(() =>
{
    Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问数据库的方法
}); 
task.Wait();
Thread.Sleep(10000);//假设这是个访问FQ网站的方法

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把耗费时间任务放在异步等待后,那那样的代码也是不会有品质升高的。

再有一种状态:

倘若是单核CPU实行高密集运算操作,那么异步也是尚未意思的。(因为运算是不行耗CPU,而网络诉求等待不耗CPU)

 

标题3:线程的利用数据和CPU的使用率有鲜明的维系呢

答案是或不是。

要么拿单核做要是。

情况1:

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long num = 0;
while (true)
{
    num += new Random().Next(-100,100);
    //Thread.Sleep(100);
}

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单核下,咱们只运营一个线程,就能够让你CPU爆满。

网络游戏新 44网络游戏新 45

起初伍次,八进度CPU基本满员。

情况2:

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一千四个线程,而CPU的使用率竟然是0。由此,我们收获了事先的结论,线程的利用数据和CPU的使用率未有一定的联络。

固然这么,可是也不能够不要节制的开启线程。因为:

  • 敞开贰个新的线程的经过是比较耗财富的。(然而使用线程池,来降低开启新线程所费用的财富)
  • 三十二线程的切换也是索要时刻的。
  • 每一种线程占用了迟早的内部存款和储蓄器保存线程上下文消息。

 

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