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公告

在前文中，介紹了.NET下的多種異步的形式，在WEB程序中，天生就是多線程的，因此使用異步應該更為謹慎。本文將著重展開ASP.NET中的異步。

【注意】本文中提到的異步指的是服務器端異步，而非客戶端異步（Ajax）。

對于HTTP的請求響應模型，服務器無法主動通知或回調客戶端，當客戶端發起一個請求后，必須保持連接等待服務器的返回結果，才能繼續處理，因此，對于客戶端來說，請求與響應是無法異步進行，也就是說無論服務器如何處理請求，對于客戶端來說沒有任何差別。

那么ASP.NET異步指的又是什么，解決了什么問題呢？

在解釋ASP.NET異步前，先來考察下ASP.NET線程模型。

ASP.NET線程模型

我們知道，一個WEB服務可以同時服務器多個用戶，我們可以想象一下，WEB程序應該運行于多線程環境中，對于運行WEB程序的線程，我們可以稱之為WEB線程，那么，先來看看WEB線程長什么樣子吧。

我們可以用一個HttpHandler輸出一些內容。

public class Handler : IHttpHandler
{

    public void ProcessRequest(HttpContext context)
    {
        context.Response.ContentType = "text/plain";
        var thread = Thread.CurrentThread;
        context.Response.Write(
            string.Format("Name:{0}\r\nManagedThreadId:{1}\r\nIsBackground:{2}\r\nIsThreadPoolThread:{3}", 
                thread.Name,
                thread.ManagedThreadId,
                thread.IsBackground,
                thread.IsThreadPoolThread)
            );
    }

    public bool IsReusable
    {
        get {return true;}
    }
}

你可以看到類似于這樣的結果：

Name:

ManagedThreadId:57

IsBackground:True

IsThreadPoolThread:True

這里可以看到，WEB線程是一個沒有名稱的線程池中的線程，如果刷新這個頁面，還有機會看到 ManagedThreadId 在不斷變化，并且可能重復出現。說明WEB程序有機會運行于線程池中的不同線程。

為了模擬多用戶并發訪問的情況，我們需要對這個處理程序添加人為的延時，并輸出線程相關信息與開始結束時間，再通過客戶端程序同時發起多個請求，查看返回的內容，分析請求的處理情況。

public void ProcessRequest(HttpContext context)
{
    DateTime begin = DateTime.Now;
    int t1, t2, t3;
    ThreadPool.GetAvailableThreads(out t1, out t3);
    ThreadPool.GetMaxThreads(out t2, out t3);
    Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(10));
    DateTime end = DateTime.Now;
    context.Response.ContentType = "text/plain";
    var thread = Thread.CurrentThread;
    context.Response.Write(
        string.Format("TId:{0}\tApp:{1}\tBegin:{2:mm:ss,ffff}\tEnd:{3:mm:ss,ffff}\tTPool：{4}", 
            thread.ManagedThreadId,
            context.ApplicationInstance.GetHashCode(),
            begin,
            end,
            t2 - t1
            )
        );
}

我們用一個命令行程序來發起請求，并顯示結果。

static void Main()
{
    var url = new Uri("http://localhost:8012/Handler.ashx");
    var num = 50;
    for (int i = 0; i < num; i++)
    {
        var request = WebRequest.Create(url);
        request.GetResponseAsync().ContinueWith(t =>
        {
            var stream = t.Result.GetResponseStream();
            using (TextReader tr = new StreamReader(stream))
            {
                Console.WriteLine(tr.ReadToEnd());
            }
        });
    }
    Console.ReadLine();
}

這里，我們同時發起了50個請求，然后觀察響應的情況。

【注意】后面的結果會因為操作系統、IIS版本、管道模式、.NET版本、配置項的不同而不同，以下結果為在Windows Server 2008 R2 + IIS7.5 + .NET 4.5 beta(.NET 4 runtime) + 默認配置中測試的結果，在沒有特別說明的情況下，均為重啟IIS后第一次運行的情況。
這個程序在我的電腦運行結果是這樣的：

TId:6   App:35898671    Begin:55:30,3176        End:55:40,3182  TPool:2
TId:5   App:22288629    Begin:55:30,3176        End:55:40,3212  TPool:2
TId:7   App:12549444    Begin:55:31,0426        End:55:41,0432  TPool:3
TId:8   App:22008501    Begin:55:31,5747        End:55:41,5752  TPool:4
TId:9   App:37121646    Begin:55:32,1067        End:55:42,1073  TPool:5
TId:10  App:33156464    Begin:55:32,6387        End:55:42,6393  TPool:6
TId:11  App:7995840     Begin:55:33,1707        End:55:43,1713  TPool:7
TId:12  App:36610825    Begin:55:33,7028        End:55:43,7033  TPool:8
TId:13  App:20554616    Begin:55:34,2048        End:55:44,2054  TPool:9
TId:14  App:15510466    Begin:55:35,2069        End:55:45,2074  TPool:10
TId:15  App:23324256    Begin:55:36,2049        End:55:46,2055  TPool:11
TId:16  App:34250480    Begin:55:37,2050        End:55:47,2055  TPool:12
TId:17  App:58408916    Begin:55:38,2050        End:55:48,2056  TPool:13
TId:18  App:2348279     Begin:55:39,2051        End:55:49,2057  TPool:14
TId:19  App:61669314    Begin:55:40,2051        End:55:50,2057  TPool:15
TId:6   App:35898671    Begin:55:40,3212        End:55:50,3217  TPool:15
TId:5   App:22288629    Begin:55:40,3232        End:55:50,3237  TPool:15
TId:7   App:12549444    Begin:55:41,0432        End:55:51,0438  TPool:15
TId:8   App:22008501    Begin:55:41,5752        End:55:51,5758  TPool:15
TId:9   App:37121646    Begin:55:42,1073        End:55:52,1078  TPool:15
TId:10  App:33156464    Begin:55:42,6393        End:55:52,6399  TPool:15
TId:11  App:7995840     Begin:55:43,1713        End:55:53,1719  TPool:15
TId:12  App:36610825    Begin:55:43,7043        End:55:53,7049  TPool:15
TId:13  App:20554616    Begin:55:44,2054        End:55:54,2059  TPool:15
TId:20  App:36865354    Begin:55:45,2074        End:55:55,2080  TPool:16
TId:14  App:15510466    Begin:55:45,2084        End:55:55,2090  TPool:16
TId:21  App:3196068     Begin:55:46,2055        End:55:56,2061  TPool:17
TId:15  App:23324256    Begin:55:46,2065        End:55:56,2071  TPool:17
TId:22  App:4186222     Begin:55:47,2055        End:55:57,2061  TPool:18
TId:16  App:34250480    Begin:55:47,2065        End:55:57,2071  TPool:18
TId:23  App:764807      Begin:55:48,2046        End:55:58,2052  TPool:19
TId:17  App:58408916    Begin:55:48,2056        End:55:58,2062  TPool:19
TId:24  App:10479095    Begin:55:49,2047        End:55:59,2052  TPool:20
TId:18  App:2348279     Begin:55:49,2057        End:55:59,2062  TPool:20
TId:25  App:4684807     Begin:55:50,2047        End:56:00,2053  TPool:21
TId:19  App:61669314    Begin:55:50,2057        End:56:00,2063  TPool:21
TId:6   App:35898671    Begin:55:50,3227        End:56:00,3233  TPool:21
TId:5   App:22288629    Begin:55:50,3237        End:56:00,3243  TPool:21
TId:7   App:12549444    Begin:55:51,0438        End:56:01,0443  TPool:21
TId:8   App:22008501    Begin:55:51,5758        End:56:01,5764  TPool:21
TId:9   App:37121646    Begin:55:52,1078        End:56:02,1084  TPool:21
TId:10  App:33156464    Begin:55:52,6399        End:56:02,6404  TPool:21
TId:11  App:7995840     Begin:55:53,1719        End:56:03,1725  TPool:21
TId:26  App:41662089    Begin:55:53,7049        End:56:03,7055  TPool:22
TId:12  App:36610825    Begin:55:53,7059        End:56:03,7065  TPool:22
TId:13  App:20554616    Begin:55:54,2069        End:56:04,2075  TPool:22
TId:27  App:46338128    Begin:55:55,2070        End:56:05,2076  TPool:23
TId:14  App:15510466    Begin:55:55,2090        End:56:05,2096  TPool:23
TId:20  App:36865354    Begin:55:55,2090        End:56:05,2096  TPool:23
TId:28  App:28975576    Begin:55:56,2051        End:56:06,2056  TPool:24

從這個結果大概可以看出，開始兩個請求幾乎同時開始處理，因為線程池最小線程數為2（可配置），緊接著后面的請求會每隔半秒鐘開始一個，因為如果池中的線程都忙，會等待半秒（.NET版本不同而不同），如果還是沒有線程釋放則開啟新的線程，直到達到最大線程數（可配置）。未能在線程池中處理的請求將被放入請求隊列，當一個線程釋放后，下一個請求緊接著開始在該線程處理。

最終50個請求共產生24個線程，總用時約35.9秒。

光看數據不夠形象，用簡單的代碼把數據轉換成圖形吧，下面是100個請求的處理過程。

我們可以看到，當WEB線程長時間被占用時，請求會由于線程池而阻塞，同時產生大量的線程，最終響應時間變長。

作為對比，我們列出處理時間10毫秒的數據。

TId:6   App:44665200    Begin:41:07,9932        End:41:08,0032  TPool:2
TId:5   App:37489757    Begin:41:07,9932        End:41:08,0032  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,0042        End:41:08,0142  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,0052        End:41:08,0152  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,0142        End:41:08,0242  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,0152        End:41:08,0252  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,0242        End:41:08,0342  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,0252        End:41:08,0352  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,0342        End:41:08,0442  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,0352        End:41:08,0452  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,0442        End:41:08,0542  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,0452        End:41:08,0552  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,0542        End:41:08,0642  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,0552        End:41:08,0652  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,0642        End:41:08,0742  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,0652        End:41:08,0752  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,0742        End:41:08,0842  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,0752        End:41:08,0852  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,0842        End:41:08,0942  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,0852        End:41:08,0952  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,0942        End:41:08,1042  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,0952        End:41:08,1052  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,1042        End:41:08,1142  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,1052        End:41:08,1152  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,1142        End:41:08,1242  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,1152        End:41:08,1252  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,1242        End:41:08,1342  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,1252        End:41:08,1352  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,1342        End:41:08,1442  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,1352        End:41:08,1452  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,1442        End:41:08,1542  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,1452        End:41:08,1552  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,1542        End:41:08,1642  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,1552        End:41:08,1652  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,1642        End:41:08,1742  TPool:2
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,1652        End:41:08,1752  TPool:2
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,1742        End:41:08,1842  TPool:3
TId:7   App:12547953    Begin:41:08,1752        End:41:08,1852  TPool:3
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,1762        End:41:08,1862  TPool:3
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,1842        End:41:08,1942  TPool:3
TId:7   App:12547953    Begin:41:08,1852        End:41:08,1952  TPool:3
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,1862        End:41:08,1962  TPool:3
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,1942        End:41:08,2042  TPool:3
TId:7   App:12547953    Begin:41:08,1952        End:41:08,2092  TPool:3
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,1962        End:41:08,2102  TPool:3
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,2052        End:41:08,2152  TPool:3
TId:7   App:12547953    Begin:41:08,2092        End:41:08,2192  TPool:3
TId:6   App:37489757    Begin:41:08,2102        End:41:08,2202  TPool:3
TId:5   App:44665200    Begin:41:08,2152        End:41:08,2252  TPool:3
TId:7   App:12547953    Begin:41:08,2192        End:41:08,2292  TPool:3

共產生線程3個，總用時0.236秒。

根據以上的數據，我們可以得出結論，要提高系統響應時間與并發處理數，應盡可能減少WEB線程的等待。

【略】請各位自行查驗當一次并發全部處理完畢后再次測試的處理情況。

【略】請各位自行查驗當處理程序中使用線程池處理等待任務的處理情況。

如何減少WEB線程的等待呢，那就應該盡早的結果ProcessRequest方法，前一篇中講到，對于一些需要等待完成的任務，可以使用異步方法來做，于是我們可以在ProcessRequest中調用異步方法，但問題是當ProcessRequest結束后，請求處理也即將結束，一但請求結束，將沒有辦法在這一次請求中返回結果給客戶端，但是此時，異步任務還沒有完成，當異步任務完成時，也許再也沒有辦法將結果傳給客戶端了。（難道用輪詢？囧）

我們需要的方案是，處理請求時可以暫停處理（不是暫停線程），并保持客戶端連接，在需要時，向客戶端輸出結果，并結束請求。

在這個模型中，可以看到，對于WebServerRuntime來說，我們的請求處理程序就是一個異步方法，而對于客戶端來說，卻并不知道后面的處理情況。無論在WebServerRuntime或是我們的處理程序，都沒有直接占用線程，一切由何時SetComplete決定。同時可以看到，這種模式需要WebServerRuntime的緊密配合，提供調用異步方法的接口。在ASP.NET中，這個接口就是IHttpAsyncHandler。

異步ASP.NET處理程序

首先，我們來實現第一個異步處理程序，在適當的時候觸發結束，在開始和結束時輸出一些信息。

public class Handler : IHttpHandler, IHttpAsyncHandler
{
    public void ProcessRequest(HttpContext context)
    {
        //異步處理器不執行該方法
    }

    public bool IsReusable
    {
        //設置允許重用對象
        get { return false; }
    }
    
    //請求開始時由ASP.NET調用此方法
    public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback cb, object extraData)
    {
        context.Response.ContentType = "text/xml";
        context.Response.Write("App:");
        context.Response.Write(context.ApplicationInstance.GetHashCode());
        context.Response.Write("\tBegin:");
        context.Response.Write(DateTime.Now.ToString("mm:ss,ffff"));
        //輸出當前線程
        context.Response.Write("\tThreadId:");
        context.Response.Write(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        //構建異步結果并返回
        var result = new WebAsyncResult(cb, context);
        //用一個定時器來模擬異步觸發完成
        Timer timer = null;
        timer = new Timer(o =>
        {
            result.SetComplete();
            timer.Dispose();
        }, null, TimeSpan.FromSeconds(5), TimeSpan.FromSeconds(5));
        return result;
    }

    //異步結束時，由ASP.NET調用此方法
    public void EndProcessRequest(IAsyncResult result)
    {
        WebAsyncResult webresult = (WebAsyncResult)result;
        webresult.Context.Response.Write("\tEnd:");
        webresult.Context.Response.Write(DateTime.Now.ToString("mm:ss,ffff"));
        //輸出當前線程
        webresult.Context.Response.Write("\tThreadId:");
        webresult.Context.Response.Write(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    }

    //WEB異步方法結果
    class WebAsyncResult : IAsyncResult
    {
        private AsyncCallback _callback;

        public WebAsyncResult(AsyncCallback cb, HttpContext context)
        {
            Context = context;
            _callback = cb;
        }

        //當異步完成時調用該方法
        public void SetComplete()
        {
            IsCompleted = true;
            if (_callback != null)
            {
                _callback(this);
            }
        }

        public HttpContext Context
        {
            get;
            private set;
        }

        public object AsyncState
        {
            get { return null; }
        }

        //由于ASP.NET不會等待WEB異步方法，所以不使用此對象
        public WaitHandle AsyncWaitHandle
        {
            get { throw new NotImplementedException(); }
        }

        public bool CompletedSynchronously
        {
            get { return false; }
        }

        public bool IsCompleted
        {
            get;
            private set;
        }
    }
}

在這里，我們實現了一個簡單的AsyncResult，由于ASP.NET通過回調方法獲取異步完成，不會等待異步，所以不需要WaitHandle。在開始請求時，建立一個AsyncResult后直接返回，當異步完成時，調用AsyncResult的SetComplete方法，調用回調方法，再由ASP.NET調用異步結束。此時整個請求即完成。

當我們訪問這個地址，可以得到類似于下面的結果：

App:11240144 Begin:37:24,2676 ThreadId:6 End:37:29,2619 ThreadId:6

可以看到開始和結束在同一個線程中運行。

當有多個并發請求時，線程池將忙碌起來，開始與結束處理也獎有機會運行于不同的線程上。50個請求并發時的處理數據：

App:52307948    Begin:39:47,8128        ThreadId:6      End:39:52,8231  ThreadId:5
App:58766839    Begin:39:47,8358        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:23825510    Begin:39:47,8348        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:30480920    Begin:39:47,8348        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:62301924    Begin:39:47,8348        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:28062782    Begin:39:47,8338        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:41488021    Begin:39:47,8338        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:15315213    Begin:39:47,8338        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:17228638    Begin:39:47,8328        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:51438283    Begin:39:47,8328        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:32901400    Begin:39:47,8328        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:61925337    Begin:39:47,8358        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:24914721    Begin:39:47,8318        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:26314214    Begin:39:47,8318        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:51004322    Begin:39:47,8358        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:51484875    Begin:39:47,8308        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:19420176    Begin:39:47,8308        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:16868352    Begin:39:47,8298        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:61115195    Begin:39:47,8298        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:63062333    Begin:39:47,8288        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:53447344    Begin:39:47,8298        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:31665793    Begin:39:47,8288        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:2174563     Begin:39:47,8288        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:12053474    Begin:39:47,8318        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:41728762    Begin:39:47,8278        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:6385742     Begin:39:47,8278        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:13009416    Begin:39:47,8268        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:43205102    Begin:39:47,8268        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:14333193    Begin:39:47,8268        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:2808346     Begin:39:47,8258        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:37489757    Begin:39:47,8128        ThreadId:5      End:39:52,8231  ThreadId:6
App:34106743    Begin:39:47,8258        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:30180123    Begin:39:47,8248        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:44313942    Begin:39:47,8248        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:12611187    Begin:39:47,8248        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:7141266     Begin:39:47,8238        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:25425822    Begin:39:47,8278        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:51288387    Begin:39:47,8238        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:66166301    Begin:39:47,8228        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:34678979    Begin:39:47,8228        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:10104599    Begin:39:47,8218        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:47362231    Begin:39:47,8258        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:40535505    Begin:39:47,8218        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:20726372    Begin:39:47,8368        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:5
App:2730334     Begin:39:47,8368        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:59884855    Begin:39:47,8368        ThreadId:5      End:39:52,8321  ThreadId:7
App:39774547    Begin:39:47,8238        ThreadId:6      End:39:52,8321  ThreadId:6
App:12070837    Begin:39:47,8378        ThreadId:6      End:39:52,8491  ThreadId:7
App:64828693    Begin:39:47,8218        ThreadId:5      End:39:52,8331  ThreadId:6
App:14509978    Begin:39:47,9308        ThreadId:6      End:39:52,9281  ThreadId:5

可以看到，從始至終只由3個線程處理所有的請求，總共時間約5.12秒。

為簡化分析，我們用下面的圖來示意異步處理程序的并發處理過程。

這樣，我們就可以通過異步的方式，將WEB線程撤底釋放出來。由WEB線程進行請求的接收與結束處理，耗時的操作與等待都進行異步處理。這樣少量的WEB線程就可以承受大量的并發請求，WEB線程將不再成為系統的瓶頸。

在大并發的異步模式下，和前面的數據相比較，可以看到HttpApplication的對象數量隨并發處理數提高而提高，隨之帶來的一系列數據結構，如HttpHandler緩存，是需要考慮的內存開銷。同時，在異步模式下，請求的完成需要編程的方式來控制，在觸發完成前，客戶端連接、HttpContext對象都保持活動狀態，客戶端也一直保持等待，直到超時。因此，異步模式下需要更細致的資源操作。

我們來看ASP.NET異步的典型應用場景。

場景一：處理過程中有需要等待的任務，并且可以使用異步完成的。

//同步方法
public void ProcessRequest(HttpContext context)
{
    FileStream fs = new FileStream("", FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.ReadWrite, 4096, FileOptions.Asynchronous);
    fs.CopyTo(context.Response.OutputStream);
}
    
//異步方法開始
public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback cb, object extraData)
{
    FileStream fs = new FileStream("D:\\a.txt", FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.ReadWrite, 4096, FileOptions.Asynchronous);
    var task = fs.CopyToAsync(context.Response.OutputStream);
    task.GetAwaiter().OnCompleted(() => cb(task));
    return task;
}

//異步方法結束
public void EndProcessRequest(IAsyncResult result)
{
}

這個處理程序讀取服務器的文件并輸出到客戶端。

//同步方法
public void ProcessRequest(HttpContext context)
{
    var url = context.Request.QueryString["url"];
    var request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url);
    var response = request.GetResponse();
    var stream = response.GetResponseStream();
    stream.CopyTo(context.Response.OutputStream);
}
    
//異步方法開始
public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback cb, object extraData)
{
    //構建異步結果并返回
    var result = new WebAsyncResult(cb, context);

    var url = context.Request.QueryString["url"];
    var request = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(url);
    var responseTask = request.GetResponseAsync();
    responseTask.GetAwaiter().OnCompleted(() =>
    {
        var stream = responseTask.Result.GetResponseStream();
        stream.CopyToAsync(context.Response.OutputStream).GetAwaiter().OnCompleted(() =>
        {
            result.SetComplete();
        });
    });

    return result;
}

//異步方法結束
public void EndProcessRequest(IAsyncResult result)
{
}

這是一個簡單的代理，服務器獲取WEB資源后寫回。

在這類程序中，我們提供的異步處理程序調用了IOCP異步方法，使得大量節省了WEB線程的占用，相比同步處理程序來說，并發量會得到相當大的提升。

【注意】前面提到，由于WEB線程屬于線程池線程，因此，如果在線程池中加入任務，將同樣會影響并發處理數。而在異步處理程序中，由線程池來完成異步將得不到任何本質上的提升，因此在異步處理程序中禁止操作線程池（ThreadPool.QueueUserWorkItem、delegate.BeginInvoke，Task.Run等）。如果確定需要使用多線程來處理大量的計算，需要自己開啟線程或實現自己的線程池。

public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback cb, object extraData)
{
    return new Action(() =>
    {
        Thread.Sleep(1000);
        context.Response.Write("OK");
    }).BeginInvoke(cb, extraData);
}

上面的代碼將無法達到異步的效果。

雖然等待工作交由另一線程去操作，但是該線程與WEB線程性質相同，同樣會導致其他請求阻塞。

【思考】如果我們的程序中的確需要有大量的計算，那么可以考慮將這些計算提取到獨立的應用服務器中，然后通過網絡IOCP異步調用，達到WEB服務器的高吞吐量與系統的平行擴展性。

典型應用場景二：長連接消息推送。

一般來說，在WEB中獲取服務器消息，采用輪詢的方式，這種方式不可避免會有延時，當我們需要即時消息的推送時（如WEBIM），需要用到長連接。

長連接方式，由客戶端發起請求，服務器端接收后暫停處理并保持連接，當需要發送消息給客戶端時，輸出內容并結束處理，客戶端得到消息或者超時后，再次發起連接。如此達到在HTTP協議上服務器消息即時推送到客戶端的目的。

在這種情況下，我們希望服務器盡可能長時間保持連接，如果采用同步處理程序，則連接數受到服務器線程數的限制，而異步處理程序則可以很好的解決這個問題。異步處理程序開始時，收集相關信息，并放入集合后返回異步結果。當需要向這個客戶端發送消息時，從客戶端集合中找到需要發送的目標，發送完成即可。

首先，我們需要對客戶端進行標識，這個標識往往采用sessionid來做，本例中簡單起見，通過客戶端傳遞參數獲取。

public class WebAsyncResult : IAsyncResult
{
    private AsyncCallback _callback;

    public WebAsyncResult(AsyncCallback cb, HttpContext context, string clientID)
    {
        Context = context;
        ClientID = clientID;
        _callback = cb;
    }

    //當異步完成時調用該方法
    public void SetComplete()
    {
        IsCompleted = true;
        if (_callback != null)
        {
            _callback(this);
        }
    }

    //存儲客戶端標識
    public string ClientID
    {
        get;
        private set;
    }

    public HttpContext Context
    {
        get;
        private set;
    }

    public object AsyncState
    {
        get { return null; }
    }

    //由于ASP.NET不會等待WEB異步方法，所以不使用此對象
    public WaitHandle AsyncWaitHandle
    {
        get { throw new NotImplementedException(); }
    }

    public bool CompletedSynchronously
    {
        get { return false; }
    }

    public bool IsCompleted
    {
        get;
        private set;
    }
}

我們需要一個集合來保存連接中的客戶端，提供一個向這些客戶端發送消息的方法。

public class WebAsyncResultCollection : List<WebAsyncResult>, ICollection<WebAsyncResult>
{
    private static WebAsyncResultCollection _instance = new WebAsyncResultCollection();

    public static WebAsyncResultCollection Instance
    {
        get { return WebAsyncResultCollection._instance; }
    }

    public bool SendMessage(string clientID, string message)
    {
        var result = this.FirstOrDefault(r => r.ClientID == clientID);
        if (result != null)
        {
            Remove(result);
            bool sendsuccess = false;
            if (result.Context.Response.IsClientConnected)
            {
                sendsuccess = true;
                result.Context.Response.Write(message);
            }
            result.SetComplete();
            return sendsuccess;
        }
        return false;
    }
}

對于異步處理程序的開始方法，我們收集信息并放入集合。

public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback cb, object extraData)
{
    var clientID = context.Request.QueryString["id"];
    WebAsyncResultCollection.Instance.SendMessage(clientID, "ClearClientID");
    WebAsyncResult result = new WebAsyncResult(cb, context, clientID);
    WebAsyncResultCollection.Instance.Add(result);
    return result;
}

【不完善】由于客戶端收到一次消息后結束請求，由客戶端再次發起請求，中間會有部分時間間隙，在這間隙中向該客戶端發送的消息將丟失，解決方案是維護另一個用戶是否在線的表，如果用戶不在線，則處理離線消息，如果在線，并且正在連接中，則按上述處理，如果不在連接中，則緩存在服務器，當客戶端再次連接時，首先檢查緩存的消息，如果有未接消息，則獲取消息并立即返回。

發送消息的處理程序。

public class SendMessage : IHttpHandler
{

    public void ProcessRequest(HttpContext context)
    {
        var clientID = context.Request.QueryString["clientID"];
        var message = context.Request.QueryString["message"];
        WebAsyncResultCollection.Instance.SendMessage(clientID, message);
    }

    public bool IsReusable
    {
        get
        {
            return true;
        }
    }
}

可以在任何需要的位置向客戶端發送消息。

【不完善】我們需要定時刷新客戶端集合，對于長時間未處理的客戶端進行超時結束處理。

通過異步處理程序構建的長連接消息推送機制，單臺服務器可以輕松支持上萬個并發連接。

異步Action

在ASP.NET MVC 4中，添加了對異步Action的支持。

在ASP.NET MVC4中，整個處理過程都是異步的。

在圖中可以看到，最右邊的ActionDescriptor將決定如何調用我們的Action方法，而如何調用是由具體的Action方法形式決定，ASP.NET MVC會根據不同的方法形式創建不同的ActionDescriptor實例，從而調用不同的處理過程。對于傳統的方法，則使用ReflectedActionDescriptor，他實現Execute方法，調用我們的Action，并在AsyncControllerActionInvoker包裝成同步調用。而異步調用在ASP.NET MVC 4 中有兩種模式。

異步Action模式一：AsyncController/XXXAsync/XXXCompleted

我們可以使一個Controller繼承自AsyncController，按照約定同時提供兩個方法，分別命名為XXXAsync/XXXCompleted，ASP.NET MVC則會將他們包裝成ReflectedAsyncActionDescriptor。

public class DefaultController : AsyncController
{
    public void DoAsync()
    {
        //注冊一次異步
        AsyncManager.OutstandingOperations.Increment();
        Timer timer = null;
        timer = new Timer(o =>
        {
            //一次異步完成
            AsyncManager.OutstandingOperations.Decrement();
            timer.Dispose();
        },null, 5000, 5000);
    }

    public ActionResult DoCompleted()
    {
        return Content("OK");
    }
}

由于沒有IAsyncResult，我們需要通過AsyncManager來告訴ASP.NET MVC何時完成異步，我們可以在方法內部在啟用異步時調用AsyncManager.OutstandingOperations.Increment()告訴ASP.NET MVC開始了一次異步，完成異步時調用AsyncManager.OutstandingOperations.Decrement()告訴ASP.NET MVC完成了一次異步，當所有異步完成，AsyncManager會自動觸發異步完成事件，調用回調方法，最終調用我們的XXXComplete方法。我們也可以用AsyncManager.Finish()也觸發所有異步完成。當不使用任何AsyncManager時，則不啟用異步。

可以看到整個異步過程由ASP.NET完成，在適當的時候會調用我們的方法。異步的開始、結束動作與及如何觸發完成都在我們的代碼中體現。

異步Action模式二：Task Action

對于Action，如果返回的類型是 Task，ASP.NET MVC則會將他們包裝成TaskAsyncActionDescriptor。

public class DefaultController : Controller
{
    public async Task<FileResult> Download()
    {
        using (FileStream fs = new FileStream("D:\\a.txt", FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.ReadWrite, 4096, FileOptions.Asynchronous))
        {
            byte[] data = new byte[fs.Length];
            await fs.ReadAsync(data, 0, data.Length);
            return new FileContentResult(data, "application/octet-stream");
        }
    }
}

我只需要需提供一個返回類型為Task的方法即可，我里我們采用async/await語法構建一個異步方法，在方法內部調用其他的異步方法。

相比之前的模式，簡單了一些，特別是我們的Controller中，只有一個方法，異步的操作都交由Task完成。對于可以返回Task的方法來說（如通過async/await包裝多個異步方法），就顯得十分方便。

posted on 2012-03-29 15:34 鈞梓昊逑閱讀(32078) 評論(67) 收藏舉報

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