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      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(qǐng)聯(lián)系我,謝謝! 轉(zhuǎn)帖請(qǐng)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(gè)word需要很長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)候,這個(gè)word程序就像假死一樣,然而你可以去打開一個(gè)excel,這就是多線程。但是Windows 8做得更絕,它不允許一個(gè)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(qǐng)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(huì)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(diǎn)背景知識(shí):很久很久以前,編寫windows程序的時(shí)候,程序員意識(shí)到,他們不能任意地執(zhí)行一段很長(zhǎng)很長(zhǎng)的代碼。在大師第一版的《Windows程序設(shè)計(jì)》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(gè)程序就可以霸占整個(gè)操作系統(tǒng)。在那些日子里,一個(gè)要完成很長(zhǎng)很長(zhǎng)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(gè)問題還是存在。即使一個(gè)程序不能霸占整個(gè)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(gè)word的時(shí)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(diǎn),都還是沒有半點(diǎn)反應(yīng)。程序希望這些很長(zhǎng)的工作拆分成很多次要線程,這些次要線程在后臺(tái)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(duì)于一些特殊的窗口,他們可能只有一個(gè)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(diǎn)圖片跟用戶交互。這個(gè)“UI thread"因此對(duì)于Windows應(yīng)用程序來說非常非常的重要,因?yàn)樗泻陀脩舻慕换ザ家稣踢@個(gè)線程。在Windows表格中,空間定義了一個(gè)BeginInvoke方法來達(dá)到這個(gè)目的。在WPF,Silverlight,Windows Phone中,每一個(gè)UI對(duì)象都有一個(gè)Dispetcher屬性,它是一個(gè)具有BeginInvoke方法的類型為Dispatcher的對(duì)象。
來到了windows 8 時(shí)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(gè)沒有相應(yīng)的Windows 8 程序被稱為一個(gè)壞掉的程序。
    設(shè)想如果有個(gè)人跟你說,你的應(yīng)用程序因?yàn)橐赨I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(huì)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(gè)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(fèi)很長(zhǎng)的執(zhí)行時(shí)間的話,那么他們肯定會(huì)block住UI線程而導(dǎo)致應(yīng)用程序不能被響應(yīng)。這對(duì)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(huì)需要超過50毫秒的時(shí)間,過了這50毫秒,你的應(yīng)用程序才會(huì)獲得控制權(quán)。為了阻止這些可惡的方法霸占一個(gè)應(yīng)用程序,他們想到了異步。
    來個(gè)例子吧,考慮一個(gè)方法OpenFile。你傳遞給這個(gè)方法一個(gè)文件名,然后這個(gè)方法打開一個(gè)文件,然后返回某個(gè)類型的handle或者stream。因?yàn)檫@個(gè)函數(shù)要敲擊桌面,它可能會(huì)需要超過50毫秒的時(shí)間來執(zhí)行。這意味著,這個(gè)函數(shù)是做成一個(gè)異步方法的獲選。
     我們把這個(gè)方法改成異步的,很簡(jiǎn)單,后面加上Async。(每個(gè)Windows 8 的異步方法都是以Async結(jié)尾的)注意,這個(gè)方法不返回一個(gè)handle或者一個(gè)stream,而是返回一個(gè)被稱為“operation”或者“future"或者”promis“的一個(gè)對(duì)象來打開文件。利用這個(gè)對(duì)象,應(yīng)用程序指定一個(gè)回調(diào)函數(shù)使得當(dāng)你打開文件這個(gè)操作完成時(shí)被調(diào)用。然后,應(yīng)用程序調(diào)用start()方法(是operation對(duì)象的方法)。調(diào)用了這個(gè)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(huì)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(shí),OpenFileAsync就會(huì)調(diào)用我們之前設(shè)置的回調(diào)函數(shù),此時(shí)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(gè)原理。對(duì)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(diǎn)強(qiáng)人所難。然而,它被做的灰常簡(jiǎn)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(gè)新的C#5.0關(guān)鍵字await和async。(VB同樣)
    這個(gè)東西對(duì)windows 8來說實(shí)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(gè) Async CTP不是Windows 8中實(shí)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(dú)特的。此外,這種對(duì)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(duì)Windows Runtime。他們?cè)诟拍钌虾芟嗨疲瑑H僅在細(xì)節(jié)上有些不同而已。
    For the Windows 8 approach to asynchronous processing, check out Asynchronous Patterns in the Windows Runtime in the official documentation, and some videos from Build: Async Everywhere: Creating Responsive APIs & Apps by Ben Kuhn, Async Made Simple in Windows 8, with C# and Visual Basic by Alex Turner and Mads Torgersen, a video particularly strong on the relationship between the .NET and WinRT mechanisms, and The Zen of Async: Best Practices for Best Performance by the ubiquitous Stephen Toub. Also recommended is the first half of Anders Hejlsberg's talk Future directions for C# and Visual Basic, but you might want to continue watching for a glimpse of Anders doing a bit of JavaScript programming! (I also love Anders' metaphor for a program that becomes unresponsive: it "frosts over.")(原文,沒有翻譯,需要查看這些技術(shù)的請(qǐng)點(diǎn)擊鏈接。)

     你有可能在一個(gè)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(gè)程序,點(diǎn)一下按鈕,彈出一個(gè)打開文件的對(duì)話框,讓你選擇一幅圖片。隨后這個(gè)程序讀取這個(gè)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(gè)FileOpenPicker類取代file-open對(duì)話框。你實(shí)例化這個(gè)類,制定你想要打開的文件后綴名,和你想從哪個(gè)文件開始打開,然后調(diào)用PickSingleFileAsync 方法。
      注意這個(gè)方法名:PickSingleFileAsync以Async結(jié)尾,看到這個(gè),你就知道這是個(gè)異步方法。這個(gè)方法不直接引起file-open picker顯示,因?yàn)閒ile-open picker需要詢問文件系統(tǒng),而且這可能會(huì)花費(fèi)超過50毫秒的時(shí)間。
       取而代之的是,PickSingleFileAsync返回一個(gè)PickSingleFileOperation的對(duì)象(所有的異步方法都返回一個(gè)以operation結(jié)尾的對(duì)象)。這個(gè)operation類實(shí)現(xiàn)了IAsyncOperation<StorageFile>接口。這個(gè)StorageFile類型很重要,因?yàn)檫@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(gè)回調(diào)函數(shù)的代理這個(gè)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(gè)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(gè)StorageFile類型的對(duì)象。
       一旦你的程序獲得了一個(gè)StorageFile對(duì)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(gè)文件,函數(shù)名是:OpenAsync,哦吼,又一個(gè)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(yùn)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(shí)例化初始化了一個(gè)FileOpenPicker然后調(diào)用了PickSingleFileAsync方法,這個(gè)方法返回了一個(gè)PickSingleFileOperation類型的對(duì)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(huì)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(gè)時(shí)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(yùn)行。當(dāng)用戶無視這個(gè)picker的話(例如選擇了一個(gè)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(duì)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(gè)異步方法。這就是新的SrorageFile的OpenAsync方法。返回一個(gè)StreamRetrievalOperation對(duì)象。設(shè)置Completed然后調(diào)用Start。當(dāng)操作完成時(shí),AyncOperationCompletedHandler回調(diào)函數(shù)調(diào)用,GetResults方法返回一個(gè)IRandomAccessStream類型的對(duì)象。
C#中有await和async關(guān)鍵字,可以把這一過程簡(jiǎn)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(jiǎn)化這個(gè)操作了。期待吧,少年們。
posted on 2012-02-14 10:51 Dino-Tech 閱讀(1216) 評(píng)論(1)  編輯 收藏 引用

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# re: Windows 8 中的異步處理 2012-03-20 15:01 gbstack
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