在前面的《基於任務的非同步程式設計模式（TAP）》文章中講述了.net 4.5框架下的非同步操作自我實現方式，實際上，在.net 4.5中部分類已實現了非同步封裝。如在.net 4.5中，Stream類加入了Async方法，所以基於流的通訊方式都可以實現非同步操作。
1、非同步讀取檔案資料
public static void TaskFromIOStreamAsync(string fileName) { int chunkSize = 4096; byte[] buffer = new byte[chunkSize]; FileStream fileStream = new FileStream(fileName, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read, chunkSize, true); Task<int> task = fileStream.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length); task.ContinueWith((readTask) => { int amountRead = readTask.Result; //必須在ContinueWith中釋放檔案流 fileStream.Dispose(); Console.WriteLine($"Async(Simple) Read {amountRead} bytes"); }); }
上述程式碼中，非同步讀取資料只讀取了一次，完成讀取後就將執行權交還主執行緒了。但在真實場景中，需要從流中讀取多次才能獲得全部的資料(如檔案資料大於給定緩衝區大小，或處理來自網路流的資料(資料還沒全部到達機器))。因此，為了完成非同步讀取操作，需要連續從流中讀取資料，直到獲取所需全部資料。
上述問題導致需要兩級Task來處理。外層的Task用於全部的讀取工作，供呼叫程式使用。內層的Task用於每次的讀取操作。
第一次非同步讀取會返回一個Task。如果直接返回撥用Wait或者ContinueWith的地方，會在第一次讀取結束後繼續向下執行。實際上是希望呼叫者在完成全部讀取操作後才執行。因此，不能把第一個Task釋出會給呼叫者，需要一個“偽Task”在完成全部讀取操作後再返回。
上述問題需要使用到TaskCompletionSource<T>類解決，該類可以生成一個用於返回的“偽Task”。當非同步讀取操作全部完成後，呼叫其物件的TrySetResult，讓Wait或ContinueWith的呼叫者繼續執行。
public static Task<long> AsynchronousRead(string fileName) { int chunkSize = 4096; byte[] buffer = new byte[chunkSize]; //建立一個返回的偽Task物件 TaskCompletionSource<long> tcs = new TaskCompletionSource<long>(); MemoryStream fileContents = new MemoryStream();//用於儲存讀取的內容 FileStream fileStream = new FileStream(fileName, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read, chunkSize, true); fileContents.Capacity += chunkSize;//指定緩衝區大小。好像Capacity會自動增長，設定與否沒關係，後續寫入多少資料，就增長多少 Task<int> task = fileStream.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length); task.ContinueWith(readTask => ContinueRead(readTask, fileStream, fileContents, buffer, tcs)); //在ContinueWith中迴圈讀取，讀取完成後，再返回tcs的Task return tcs.Task; } /// <summary> /// 繼續讀取資料 /// </summary> /// <param name="task">讀取資料的執行緒</param> /// <param name="fileStream">檔案流</param> /// <param name="fileContents">檔案存放位置</param> /// <param name="buffer">讀取資料快取</param> /// <param name="tcs">偽Task物件</param> private static void ContinueRead(Task<int> task, FileStream fileStream, MemoryStream fileContents, byte[] buffer, TaskCompletionSource<long> tcs) { if (task.IsCompleted) { int bytesRead = task.Result; fileContents.Write(buffer, 0, bytesRead);//寫入記憶體區域。似乎Capacity會自動增長 if (bytesRead > 0) { //雖然看似是一個新的任務，但是使用了ContinueWith，所以使用的是同一個執行緒。 //沒有讀取完，開啟另一個非同步繼續讀取 Task<int> newTask = fileStream.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length); //此處做了一個迴圈 newTask.ContinueWith(readTask => ContinueRead(readTask, fileStream, fileContents, buffer, tcs)); } else { //已經全部讀取完，所以需要返回資料 tcs.TrySetResult(fileContents.Length); fileStream.Dispose(); fileContents.Dispose();//應該是在使用了資料之後才釋放資料緩衝區的資料 } } }
2、適應Task的非同步程式設計模式
.NET Framework中的舊版非同步方法都帶有“Begin-”和“End-”字首。這些方法仍然有效，為了介面的一致性，它們可以被封裝到Task中。
FromAsyn方法把流的BeginRead和EndRead方法作為引數，再加上存放資料的緩衝區。BeginRead和EndRead方法會執行，並在EndRead完成後呼叫Continuation Task，把控制權交回主程式碼。上述例子會關閉流並返回轉換的資料
const int ReadSize = 256;//16k /// <summary> /// 從檔案中獲取字串 /// </summary> /// <param name="path">檔案路徑</param> /// <returns>字串</returns> public static Task<string> GetStringFromFile(string path) { FileInfo file = new FileInfo(path); byte[] buffer = new byte[file.Length];//存放資料的緩衝區 FileStream fileStream = new FileStream( path, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.None, buffer.Length, FileOptions.DeleteOnClose | FileOptions.Asynchronous); Task<int> task = Task<int>.Factory.FromAsync(fileStream.BeginRead, fileStream.EndRead, buffer, 0, ReadSize, null);//此引數為BeginRead需要的引數 TaskCompletionSource<string> tcs = new TaskCompletionSource<string>(); task.ContinueWith(taskRead => OnReadBuffer(taskRead, fileStream, buffer, 0, tcs)); return tcs.Task; } /// <summary> /// 讀取資料 /// </summary> /// <param name="taskRead">讀取任務</param> /// <param name="fileStream">檔案流</param> /// <param name="buffer">讀取資料存放位置</param> /// <param name="offset">讀取偏移量</param> /// <param name="tcs">偽Task</param> private static void OnReadBuffer(Task<int> taskRead, FileStream fileStream, byte[] buffer, int offset, TaskCompletionSource<string> tcs) { int readLength = taskRead.Result; if (readLength > 0) { int newOffset = offset + readLength; Task<int> task = Task<int>.Factory.FromAsync(fileStream.BeginRead, fileStream.EndRead, buffer, newOffset, Math.Min(buffer.Length - newOffset, ReadSize), null); task.ContinueWith(callBackTask => OnReadBuffer(callBackTask, fileStream, buffer, newOffset, tcs)); } else { tcs.TrySetResult(System.Text.Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, buffer.Length)); fileStream.Dispose(); } }
3、使用async 和 await方式讀取資料
下面的示例中，使用了async和await關鍵字實現非同步讀取一個檔案的同時進行壓縮並寫入另一個檔案。所有位於await關鍵字之前的操作都執行於呼叫者執行緒，從await開始的操作都是在Continuation Task中執行。但有無法使用這兩個關鍵字的場合：①Task的結束時機不明確時；②必須用到多級Task和TaskCompletionSource時
/// <summary> /// 同步方法的壓縮 /// </summary> /// <param name="lstFiles">檔案清單</param> public static void SyncCompress(IEnumerable<string> lstFiles) { byte[] buffer = new byte[16384]; foreach(string file in lstFiles) { using (FileStream inputStream = File.OpenRead(file)) { using (FileStream outputStream = File.OpenWrite(file + ".compressed")) { using (System.IO.Compression.GZipStream compressStream = new System.IO.Compression.GZipStream(outputStream, System.IO.Compression.CompressionMode.Compress)) { int read = 0; while((read=inputStream.Read(buffer,0,buffer.Length))>0) { compressStream.Write(buffer, 0,read); } } } } } } /// <summary> /// 非同步方法的檔案壓縮 /// </summary> /// <param name="lstFiles">需要壓縮的檔案</param> /// <returns></returns> public static async Task AsyncCompress(IEnumerable<string> lstFiles) { byte[] buffer = new byte[16384]; foreach(string file in lstFiles) { using (FileStream inputStream = File.OpenRead(file)) { using (FileStream outputStream = File.OpenWrite(file + ".compressed")) { using (System.IO.Compression.GZipStream compressStream = new System.IO.Compression.GZipStream(outputStream, System.IO.Compression.CompressionMode.Compress)) { int read = 0; while ((read = await inputStream.ReadAsync(buffer, 0, buffer.Length)) > 0) { await compressStream.WriteAsync(buffer, 0, read); } } } } } }