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，如有不當之處，請聯系我，謝謝! 轉帖請注明出處！ Windows 8剛剛興起，但是其中涉及的技術顯然已經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，翻譯不當之處請大家指正。 Windows 8 中的異步操作一本典型的關于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，他們不能任意地執行一段很長很長的代碼。在大師第一版的《Windows程序設計》中寫道“Windows是一種非搶占式的多任務環境，程序很快地將控制權交還給系統是很重要的”。但是，一個程序就可以霸占整個操作系統。在那些日子里，一個要完成很長很長任務的程序不得不被分隔成很多小塊執行，要么通過timer要么通過PeekMessage定期地將控制權交還給操作系統。
后來windows搞出了真正的多任務和多線程，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，但是至少，在原理上來講，他還是霸占了它自己，而且導致不能響應用戶輸入。當你打開一個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。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”，一個沒有相應的Windows 8 程序被稱為一個壞掉的程序。
設想如果有個人跟你說，你的應用程序因為要在UI線程上執行超過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用程序中，你需要把這些代碼轉移到次要線程中去。你可能不會高興。
好吧，這就是windows 8 程序員強加給自己的規則。WinRT有一堆類，也有一大堆的方法。一個Windows 8 程序需要在UI線程中調用這些方法，如果這些方法都耗費很長的執行時間的話，那么他們肯定會block住UI線程而導致應用程序不能被響應。這對Windows 8的初衷來說是相悖的。
結果顯示，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，你的應用程序才會獲得控制權。為了阻止這些可惡的方法霸占一個應用程序，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。因為這個函數要敲擊桌面，它可能會需要超過50毫秒的時間來執行。這意味著，這個函數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，應用程序指定一個回調函數使得當你打開文件這個操作完成時被調用。然后，應用程序調用start（）方法（是operation對象的方法）。調用了這個方法之后呢，應用程序就把控制權交回給了Windows即操作系統，不會block住UI線程了，而且OpenFileAsync就可以干它自己的事情了。當你已經完成了打開文件的操作時，OpenFileAsync就會調用我們之前設置的回調函數，此時應用程序已經獲得了文件的handle或者stream。
就像我說的，一些API調用在Windows 8中都是這個原理。對于應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人所難。然而，它被做的灰常簡單，部分地標準化和形式化所有的異步方法調用，更多地把這些復雜的語法交給編譯器利用兩個新的C#5.0關鍵字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）中出現了，現在第三版的AsyncCTP也已經出現。這個 Async CTP不是Windows 8中實現的，但是很相似，所以有很多現成的東西，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中發表的三篇論文（包括cover story）。再次強調，這些文章不是關于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，僅僅在細節上有些不同而已。
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，然后調用PickSingleFileAsync 方法。
注意這個方法名：PickSingleFileAsync以Async結尾，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，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結尾的對象）。這個operation類實現了IAsyncOperation<StorageFile>接口。這個StorageFile類型很重要，因為這是PickSingleFileAsync函數最終返回給你程序的，但是不是現在。
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是一個回調函數的代理這個回調函數是你必須要設定的。當你的程序設置了Completed的回調函數后，就要調用Start方法。你的程序就要返回控制權給系統了。
當Windows選定了一個文件給你的程序的后，回調函數被調用，然后在回調函數中調用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系起來了，你可以以只讀方式打開這個文件，函數名是：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然后調用了PickSingleFileAsync方法，這個方法返回了一個PickSingleFileOperation類型的對象。AsyncOperationCompletedHandler被設置為completed屬性，最后面調用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行。
當:ImageButton_Click返回了控制權給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回調函數被調用。盡管參數設置成了IAsyncOperation<StorageFile>，但是，他是跟PickSingleFileOperation是一樣的。調用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。設置Completed然后調用Start。當操作完成時，AyncOperationCompletedHandler回調函數調用，GetResults方法返回一個IRandomAccessStream類型的對象。
C#中有await和async關鍵字，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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