聲明：這是一片翻譯自http://www.charlespetzold.com/blog/2011/11/Asynchronous-Processing-in-Windows-8.html的科技文章，翻譯的很淺顯，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系我，謝謝! 轉(zhuǎn)帖請注明出處！ Windows 8剛剛興起，但是其中涉及的技術(shù)顯然已經(jīng)存在或者有相似的資料可以參考。這篇文章講述了Windows 8的新特性：異步處理。我們都知道Windows采用了多線程，當(dāng)打開一個word需要很長時間的時候，這個word程序就像假死一樣，然而你可以去打開一個excel，這就是多線程。但是Windows 8做得更絕，它不允許一個程序假死，采用的方法就是異步。 下面就是翻譯的文章，翻譯不當(dāng)之處請大家指正。 Windows 8 中的異步操作一本典型的關(guān)于windows 8的書看起來肯定會有些奇怪。不像其他的windows編程的書都從hello world開始，windows 8的故事開始于“異步處理”
來點背景知識：很久很久以前，編寫windows程序的時候，程序員意識到，他們不能任意地執(zhí)行一段很長很長的代碼。在大師第一版的《Windows程序設(shè)計》中寫道“Windows是一種非搶占式的多任務(wù)環(huán)境，程序很快地將控制權(quán)交還給系統(tǒng)是很重要的”。但是，一個程序就可以霸占整個操作系統(tǒng)。在那些日子里，一個要完成很長很長任務(wù)的程序不得不被分隔成很多小塊執(zhí)行，要么通過timer要么通過PeekMessage定期地將控制權(quán)交還給操作系統(tǒng)。
后來windows搞出了真正的多任務(wù)和多線程，但是這個問題還是存在。即使一個程序不能霸占整個操作系統(tǒng)，但是至少，在原理上來講，他還是霸占了它自己，而且導(dǎo)致不能響應(yīng)用戶輸入。當(dāng)你打開一個word的時候，卡住了，但是你可以打開其他excel然而你的word不論你怎么點，都還是沒有半點反應(yīng)。程序希望這些很長的工作拆分成很多次要線程，這些次要線程在后臺處理就好了。
然而，Windows編程不能完全自由地創(chuàng)建次要線程。對于一些特殊的窗口，他們可能只有一個線程來處理用戶的輸入，包括鼠標(biāo)鍵盤之類的，然后顯示點圖片跟用戶交互。這個“UI thread"因此對于Windows應(yīng)用程序來說非常非常的重要，因為所有和用戶的交互都要仰仗這個線程。在Windows表格中，空間定義了一個BeginInvoke方法來達(dá)到這個目的。在WPF，Silverlight，Windows Phone中，每一個UI對象都有一個Dispetcher屬性，它是一個具有BeginInvoke方法的類型為Dispatcher的對象。
來到了windows 8 時代，很多Windows UI和API都與起初的1985年的Windows有了很大的更新。Windows 8 的UI試圖做到“快速并且流線”，一個沒有相應(yīng)的Windows 8 程序被稱為一個壞掉的程序。
設(shè)想如果有個人跟你說，你的應(yīng)用程序因為要在UI線程上執(zhí)行超過50毫秒的程序而被禁止。如果你你有那么一段代碼在你的應(yīng)用程序中，你需要把這些代碼轉(zhuǎn)移到次要線程中去。你可能不會高興。
好吧，這就是windows 8 程序員強(qiáng)加給自己的規(guī)則。WinRT有一堆類，也有一大堆的方法。一個Windows 8 程序需要在UI線程中調(diào)用這些方法，如果這些方法都耗費很長的執(zhí)行時間的話，那么他們肯定會block住UI線程而導(dǎo)致應(yīng)用程序不能被響應(yīng)。這對Windows 8的初衷來說是相悖的。
結(jié)果顯示，有那么10%---15%的WinRT方法會需要超過50毫秒的時間，過了這50毫秒，你的應(yīng)用程序才會獲得控制權(quán)。為了阻止這些可惡的方法霸占一個應(yīng)用程序，他們想到了異步。
來個例子吧，考慮一個方法OpenFile。你傳遞給這個方法一個文件名，然后這個方法打開一個文件，然后返回某個類型的handle或者stream。因為這個函數(shù)要敲擊桌面，它可能會需要超過50毫秒的時間來執(zhí)行。這意味著，這個函數(shù)是做成一個異步方法的獲選。
我們把這個方法改成異步的，很簡單，后面加上Async。（每個Windows 8 的異步方法都是以Async結(jié)尾的）注意，這個方法不返回一個handle或者一個stream，而是返回一個被稱為“operation”或者“future"或者”promis“的一個對象來打開文件。利用這個對象，應(yīng)用程序指定一個回調(diào)函數(shù)使得當(dāng)你打開文件這個操作完成時被調(diào)用。然后，應(yīng)用程序調(diào)用start（）方法（是operation對象的方法）。調(diào)用了這個方法之后呢，應(yīng)用程序就把控制權(quán)交回給了Windows即操作系統(tǒng)，不會block住UI線程了，而且OpenFileAsync就可以干它自己的事情了。當(dāng)你已經(jīng)完成了打開文件的操作時，OpenFileAsync就會調(diào)用我們之前設(shè)置的回調(diào)函數(shù)，此時應(yīng)用程序已經(jīng)獲得了文件的handle或者stream。
就像我說的，一些API調(diào)用在Windows 8中都是這個原理。對于應(yīng)用程序的程序員來說，處理所有的這些異步方法明顯聽起來有點強(qiáng)人所難。然而，它被做的灰常簡單，部分地標(biāo)準(zhǔn)化和形式化所有的異步方法調(diào)用，更多地把這些復(fù)雜的語法交給編譯器利用兩個新的C#5.0關(guān)鍵字await和async。（VB同樣）
這個東西對windows 8來說實在不能被叫做新東西。在2010年10月份，基于.Net Task<T>的異步處理就在CTP（Community Technology Preview）中出現(xiàn)了，現(xiàn)在第三版的AsyncCTP也已經(jīng)出現(xiàn)。這個 Async CTP不是Windows 8中實現(xiàn)的，但是很相似，所以有很多現(xiàn)成的東西，在The Task-Based Asynchronous Pattern中，一篇我朋友兼作家Setphen Toub寫的文章，還有Eric Lippert，Mads Torgersen，Stephen Toub在October issue of MSDN Magazine中發(fā)表的三篇論文（包括cover story）。再次強(qiáng)調(diào)，這些文章不是關(guān)于Windows 8異步方法的，但 無論如何他們的見解是很獨特的。此外，這種對異步的支持是.Net的子集，而它更是windows 8 的一部分，所以你可以利用這些技術(shù)在你的Windows 8程序中。
因此，可以說Windows 8 支持兩種異步處理模式，一種是從.NET繼承，一種是針對Windows Runtime。他們在概念上很相似，僅僅在細(xì)節(jié)上有些不同而已。
你有可能在一個很小的Windows 8 程序中邂逅異步方法，這太神奇了。假設(shè)你想寫一個程序，點一下按鈕，彈出一個打開文件的對話框，讓你選擇一幅圖片。隨后這個程序讀取這個圖片文件，并利用Image元素顯示出來。WinRT在Windows::Storage::Pickers命名空間中包含了一個FileOpenPicker類取代file-open對話框。你實例化這個類，制定你想要打開的文件后綴名，和你想從哪個文件開始打開，然后調(diào)用PickSingleFileAsync 方法。
注意這個方法名：PickSingleFileAsync以Async結(jié)尾，看到這個，你就知道這是個異步方法。這個方法不直接引起file-open picker顯示，因為file-open picker需要詢問文件系統(tǒng)，而且這可能會花費超過50毫秒的時間。
取而代之的是，PickSingleFileAsync返回一個PickSingleFileOperation的對象（所有的異步方法都返回一個以operation結(jié)尾的對象）。這個operation類實現(xiàn)了IAsyncOperation<StorageFile>接口。這個StorageFile類型很重要，因為這是PickSingleFileAsync函數(shù)最終返回給你程序的，但是不是現(xiàn)在。
IAsyncOperation<T>從IAsyncInfo接口繼承，IASyncInfo定義了Start，Cance和Close方法，還有Id，Status，ErrorCode屬性。IAsyncOperation<T>又添加了Completed屬性。Completed是一個回調(diào)函數(shù)的代理這個回調(diào)函數(shù)是你必須要設(shè)定的。當(dāng)你的程序設(shè)置了Completed的回調(diào)函數(shù)后，就要調(diào)用Start方法。你的程序就要返回控制權(quán)給系統(tǒng)了。
當(dāng)Windows選定了一個文件給你的程序的后，回調(diào)函數(shù)被調(diào)用，然后在回調(diào)函數(shù)中調(diào)用GetResults，返回一個StorageFile類型的對象。
一旦你的程序獲得了一個StorageFile對象，就和用戶選擇的文件聯(lián)系起來了，你可以以只讀方式打開這個文件，函數(shù)名是：OpenAsync，哦吼，又一個Async方法！
我們先看看一些代碼吧，下面的不同于原文，是用C++寫的，可以保證運行:
1 void SimpleSample::MainPage::ImageButton_Click(Platform::Object^ sender, Windows::UI::Xaml::RoutedEventArgs^ e)
2 {
3
4 FileOpenPicker^ open = ref new FileOpenPicker();
5 // Select display mode
6 open->ViewMode = PickerViewMode::Thumbnail;
7 // Start location
8 open->SuggestedStartLocation = PickerLocationId::Desktop;
9
10 open->FileTypeFilter->Append(".jpg");
11 open->FileTypeFilter->Append(".jpeg");
12 open->FileTypeFilter->Append(".png");
13 open->FileTypeFilter->Append(".bmp");
14
15 // Instantiate a operation and Start.
16 PickSingleFileOperation^ pickOperation = open->PickSingleFileAsync();
17 pickOperation->Completed = ref new AsyncOperationCompletedHandler<StorageFile^>([this] (IAsyncOperation<StorageFile^>^ operation)
18 {
19 StorageFile^ file = operation->GetResults();
20
21 if(file)
22 {
23 StreamRetrievalOperation^ StreamOperation = file->OpenAsync(FileAccessMode::Read);
24 StreamOperation->Completed = ref new AsyncOperationCompletedHandler<IRandomAccessStream^>([this](IAsyncOperation<IRandomAccessStream
25 ^>^ operation)
26 {
27 IRandomAccessStream^ bitmapStream = operation->GetResults();
28 BitmapImage^ bitmapImage = ref new BitmapImage();
29 bitmapImage->SetSource(bitmapStream);
30 ShowImage->Source = bitmapImage;
31 });
32 StreamOperation->Start();
33 }
34 });
35 pickOperation->Start();
36
37
38
39 }
處理按鈕按下的方法實例化初始化了一個FileOpenPicker然后調(diào)用了PickSingleFileAsync方法，這個方法返回了一個PickSingleFileOperation類型的對象。AsyncOperationCompletedHandler被設(shè)置為completed屬性，最后面調(diào)用strat（）方法。如果:ImageButton_Click還有其他事情要做，這些代碼將會在異步方法開始前被執(zhí)行。
當(dāng):ImageButton_Click返回了控制權(quán)給Windows之后的某個時間里，file-open 界面顯示出來。在這期間，其他在程序中代碼可以運行。當(dāng)用戶無視這個picker的話（例如選擇了一個文件或者按下了Cancel按鈕），AsyncOperationCompletedHandler回調(diào)函數(shù)被調(diào)用。盡管參數(shù)設(shè)置成了IAsyncOperation<StorageFile>，但是，他是跟PickSingleFileOperation是一樣的。調(diào)用GetResults獲得StorageFile對象。如果是null，意味著用戶取消了picker。
另外，程序需要繼續(xù)它的第二個異步方法。這就是新的SrorageFile的OpenAsync方法。返回一個StreamRetrievalOperation對象。設(shè)置Completed然后調(diào)用Start。當(dāng)操作完成時，AyncOperationCompletedHandler回調(diào)函數(shù)調(diào)用，GetResults方法返回一個IRandomAccessStream類型的對象。
C#中有await和async關(guān)鍵字，可以把這一過程簡化，不過微軟的官方文檔上面顯示，現(xiàn)在是pre-beta版本，我們需要直接操作IAsyncOperation，到了Beta版本，我們似乎就可以簡化這個操作了。期待吧，少年們。
posted on 2012-02-14 10:51
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