在C# 4.0、VB.NET 2010時，C#的主要發明者Anders Hejisberg 宣布這兩個程式語言將進入Dynamic Programming的時代，以dynamic(C#)、Dim(VB.NET 2010)兩個宣告式開啟
了Dynamic Programming時代，從此之後，C#、VB.NET 2010在使用Automation(COM)及其他無法於編譯時期得知型別及成員函式為何時，能更加的簡單即快速來呼叫它們。
在PDC 10中，Anders再次宣告了另一個時代的來臨，C#及VB.NET將攜手進入Async Programming時代，在這個時代中，C#與VB.NET在使用非同步呼叫等相關函式時，將更加的簡便，
更加地趨近於同步呼叫模式。
PDC 10 – The C#、VB.NET Future: Visual Studio Async CTP
文/黃忠成
C#、VB.NET 語言的變革
在C# 4.0、VB.NET 2010時，C#的主要發明者Anders Hejisberg 宣布這兩個程式語言將進入Dynamic Programming的時代，以dynamic(C#)、Dim(VB.NET 2010)兩個宣告式開啟
了Dynamic Programming時代，從此之後，C#、VB.NET 2010在使用Automation(COM)及其他無法於編譯時期得知型別及成員函式為何時，能更加的簡單即快速來呼叫它們。
在PDC 10中，Anders再次宣告了另一個時代的來臨，C#及VB.NET將攜手進入Async Programming時代，在這個時代中，C#與VB.NET在使用非同步呼叫等相關函式時，將更加的簡便，
更加地趨近於同步呼叫模式。
Async-Programming Style
那什麼是Async Programming呢？說穿了，就是把一個函式呼叫動作放到一個執行緒中執行，使其不會影響到主程式的運行，舉例來說，當你下達一個SQL查詢時，在同步程式寫法中，
得先透過ADO.NET下達SQL指令，接著就等待著其返回查詢結果，在這期間，程式將處於無回應狀態，因為它正在等待著查詢結果的回傳。
當使用非同步寫法時，我們會將下達SQL指令的動作放到執行緒中，將等待查詢結果的工作交給執行緒，當收到查詢結果時，執行緒會將查詢結果送往另一個函式進行後續處理，在這種寫法中，
查詢的動作不會導致UI的停滯。
非同步的寫法在Silverlight中相當的常見，由於其先天的設計，使得Silverlight應用程式的所有網路動作都必須是以非同步方式完成的，舉一個例子，我們在Server端有個pics.txt，裡面內容為數個
圖形檔案名稱，如下所示：
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pics.txt |
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Chrysanthemum.jpg Desert.jpg Hydrangeas.jpg Jellyfish.jpg Koala.jpg Lighthouse.jpg Penguins.jpg |
我們的Silverlight應用程式任務，就是下載這個文字檔，依據其內容來下載圖形檔案並顯示，一般來說會寫成下面這樣：
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MainPage.xaml |
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<UserControlx:Class="AsyncPictureShow.MainPage" xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation" xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml" xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008" xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006" mc:Ignorable="d"Height="396"Width="603">
<Gridx:Name="LayoutRoot"Background="White"> <ScrollViewerHeight="349"HorizontalAlignment="Left"Margin="12,12,0,0" Name="scrollViewer1"VerticalAlignment="Top"Width="343" > <StackPanelName="picPanel"Orientation="Vertical">
</StackPanel> </ScrollViewer> <ButtonContent="Download"Height="23"HorizontalAlignment="Left"Margin="464,322,0,0"Name="button1" VerticalAlignment="Top" Width="75"Click="button1_Click" /> </Grid> </UserControl> |
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MainPage.xaml.cs |
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using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Net; using System.Windows; using System.Windows.Controls; using System.Windows.Documents; using System.Windows.Input; using System.Windows.Media; using System.Windows.Media.Animation; using System.Windows.Shapes; using System.Windows.Media.Imaging; using System.IO;
namespace AsyncPictureShow { public partial class MainPage : UserControl { public MainPage() { InitializeComponent(); }
private void button1_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { WebClient client = new WebClient(); client.DownloadStringCompleted += (s, args) => { using(StringReader sr = new StringReader(args.Result)) { while(sr.Peek() != -1) { string imgFile = sr.ReadLine(); Image img = new Image(); WebClient client2 = new WebClient(); client2.OpenReadCompleted += (s1,args1)=> { BitmapImage bmp = new BitmapImage(); bmp.SetSource(args1.Result); img.Source = bmp; picPanel.Children.Add(img); }; client2.OpenReadAsync(new Uri("../" + imgFile, UriKind.Relative)); } } }; client.DownloadStringAsync(new Uri("../pics.txt", UriKind.Relative)); } } } |
其結果如圖001。
圖001
結果很正常，但如果多執行幾次，你應該會發現，圖形的顯示順序並未依照pics.txt中的順序，這是因為OpenReadCompleted是不會依照呼叫OpenReadAsync的順序來觸發的，
這是非同步寫法的特色，哪一個OpenReadAsync先完成下載動作，誰就先觸發OpenReadCompleted，與你呼叫OpenReadAsync的順序無關。
如果想讓這個程式照著pics.txt的順序來顯示圖形，那麼得改變寫法，用上遞迴技術才行。
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MainPage.xaml.cs |
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private void LoadImage(List<string> list, int index) { if (list.Count == index) return; WebClient client = new WebClient(); client.OpenReadCompleted += (s, args) => { Image img = new Image(); BitmapImage bmp = new BitmapImage(); bmp.SetSource(args.Result); img.Source = bmp; picPanel.Children.Add(img); LoadImage(list, ++index); }; client.OpenReadAsync(new Uri("../" + list[index], UriKind.Relative)); }
private void button1_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { WebClient client = new WebClient(); client.DownloadStringCompleted += (s, args) => { if (args.Error != null) { MessageBox.Show(args.Error.InnerException.Message); return; }
List<string> list = new List<string>(); using (StringReader sr = new StringReader(args.Result)) { while (sr.Peek() != -1) list.Add(sr.ReadLine()); }
LoadImage(list, 0); };
client.DownloadStringAsync(new Uri("../pics.txt", UriKind.Relative)); } |
問題還不只於此，如果要為這段程式碼加上錯誤控制，那麼就得寫成下面這樣。
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MainPage.xaml.cs |
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private void LoadImage(List<string> list, int index) { if (list.Count == index) return; WebClient client = new WebClient(); client.OpenReadCompleted += (s, args) => { if (args.Error != null) { MessageBox.Show(args.Error.Message); return; } Image img = new Image(); BitmapImage bmp = new BitmapImage(); bmp.SetSource(args.Result); img.Source = bmp; picPanel.Children.Add(img); LoadImage(list, ++index); }; client.OpenReadAsync(new Uri("../" + list[index], UriKind.Relative)); }
private void button1_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { WebClient client = new WebClient(); client.DownloadStringCompleted += (s, args) => { if (args.Error != null) { MessageBox.Show(args.Error.Message); return; }
List<string> list = new List<string>(); using (StringReader sr = new StringReader(args.Result)) { while (sr.Peek() != -1) list.Add(sr.ReadLine()); }
LoadImage(list, 0); };
client.DownloadStringAsync(new Uri("../pics.txt", UriKind.Relative)); } |
想更完美些，在使用者按下這個Button時，將其設為不可用(IsEnabled = false)狀態，就需要再進行處理。
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MainPage.xaml.cs |
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private void LoadImage(List<string> list, int index) { if (list.Count == index) { button1.IsEnabled = true; return; } WebClient client = new WebClient(); client.OpenReadCompleted += (s, args) => { if (args.Error != null) { MessageBox.Show(args.Error.Message); button1.IsEnabled = true; return; } Image img = new Image(); BitmapImage bmp = new BitmapImage(); bmp.SetSource(args.Result); img.Source = bmp; picPanel.Children.Add(img); LoadImage(list, ++index); }; client.OpenReadAsync(new Uri("../" + list[index], UriKind.Relative)); }
private void button1_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { button1.IsEnabled = false; WebClient client = new WebClient(); client.DownloadStringCompleted += (s, args) => { if (args.Error != null) { MessageBox.Show(args.Error.Message); return; }
List<string> list = new List<string>(); using (StringReader sr = new StringReader(args.Result)) { while (sr.Peek() != -1) list.Add(sr.ReadLine()); }
LoadImage(list, 0); };
client.DownloadStringAsync(new Uri("../pics.txt", UriKind.Relative)); } |
Silverlight的非同步網路技術，讓我們可以在不停滯UI的情況下，進行網路動作，但同時也給予了我們很大的挑戰，以同步寫法來說，根本就
不需要寫遞迴就能達成同樣的效果。這點在WCF Service呼叫及ChildWindow上都表露無遺，成為很多設計師進入Silverlight領域時最大的阻礙。
Boom!! Visual Studio Async CTP
在PDC 10中，Anders發表了一個跨時代的技術: Visual Studio Async CTP，在安裝後，上例可以改寫為下面這樣子。
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MainPage.xaml.cs |
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using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Net; using System.Windows; using System.Windows.Controls; using System.Windows.Documents; using System.Windows.Input; using System.Windows.Media; using System.Windows.Media.Animation; using System.Windows.Shapes; using System.Windows.Media.Imaging; using System.IO;
namespace AsyncPictureShow { public partial class MainPage : UserControl { public MainPage() { InitializeComponent(); }
private async void button1_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { button1.IsEnabled = false; WebClient client = new WebClient(); try { string result = await client.DownloadStringTaskAsync( newUri("../pics.txt", UriKind.Relative));
using (StringReader sr = new StringReader(result)) { while (sr.Peek() != -1) { string imgFile = sr.ReadLine(); Image img = new Image(); BitmapImage bmp = new BitmapImage(); bmp.SetSource(await client.OpenReadTaskAsync( new Uri("../" + imgFile, UriKind.Relative))); img.Source = bmp; picPanel.Children.Add(img); } } } catch (Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); } button1.IsEnabled = true; } } } |
執行結果與上完全相同，但寫法上卻很像是同步寫法，這就是Visual Studio Async CTP的威力，將非同步寫法呈現出同步寫法的外觀，比起上例使用Lambda Expression及
遞迴的寫法來說，這個嶄新的寫法不僅直覺且簡單很多。
Visaul Studio Async CTP目前可於以下網址取得。
http://www.microsoft.com/downloads/en/details.aspx?FamilyID=18712f38-fcd2-4e9f-9028-8373dc5732b2
提醒各位，Visual Studio Async CTP目前僅支援安裝於Visual Studio 2010英文版上，當安裝後，你便可以在.NET Framework 4 的專案中添加AsyncCtpLibrary.dll(於MyDocument\Visual Studio Async CTP\Samples目錄)
為Reference即可使用await及async關鍵字。
在Silverlight專案中，則是添加AsyncCtpLibrary_Silverlight.dll(於MyDocument\Visual Studio Async CTP\Samples目錄)為Reference。
發生什麼事了？？
當將某一個函式以async宣告時，在該函式中便可使用await關鍵字，其右方必須是一個可回傳Task<T>的函式，當編譯器開始編譯這段程式碼時，會將其展開，await會被展開成一段迴圈，
一直等待到Task<T>的回傳值被設定才會結束迴圈，因此會造成一個假象，好像是await呼叫完成並取得結果後，才會執行下一行程式碼。當然，這是我簡化後的流程，事實上編譯器展開await的過程複雜多了。
至於DownloadStringAsyncTask及OpenReadAsyncTask兩個函式，則是針對WebClient設計的Extension Method(擴充函式)，因為原先的DownloadStringAsync、OpenReadAsync回傳值
不是Task<T>，所以不能直接用在await右方。
PS：關於Task<T>的作用，可參考我的Parallel Programming系列文章。
可以用在WCF Service上嗎？
現在我們知道，await可以用在能回傳Task<T>的函示呼叫上，很幸運的，Visual Studio Async CTP提供了WebClient專用的DownloadAsyncTask等函式供我們使用，
但如果是我們自定義的WCF Service呢？
目前Visual Studio Async CTP尚未提供對應的Extension Method，不過我們可以自己做，只要寫一小段Wrapper程式即可。
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IService.cs |
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[ServiceContract] public interface IService1 { [OperationContract] string[] GetPicList();
[OperationContract] byte[] GetPic(string picName); } |
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MainPage.xaml.cs |
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using System; using System.Collections.Generic; using System.Collections.ObjectModel; using System.Linq; using System.Net; using System.Windows; using System.Windows.Controls; using System.Windows.Documents; using System.Windows.Input; using System.Windows.Media; using System.Windows.Media.Animation; using System.Windows.Shapes; using System.Windows.Media.Imaging; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; using System.IO;
namespace PicShow_UseWcf { public partial class MainPage : UserControl { public MainPage() { InitializeComponent(); }
private Task<ObservableCollection<string>> LoadPicList() { ServiceReference1.Service1Client client = newServiceReference1.Service1Client(); TaskCompletionSource<ObservableCollection<string>> tcs = new TaskCompletionSource<ObservableCollection<string>>(); client.GetPicListCompleted += (s, args) => { tcs.TrySetResult(args.Result); }; client.GetPicListAsync(); return tcs.Task; }
private Task<byte[]> LoadPic(string name) { ServiceReference1.Service1Client client = newServiceReference1.Service1Client(); TaskCompletionSource<byte[]> tcs = new TaskCompletionSource<byte[]>(); client.GetPicCompleted += (s, args) => { tcs.TrySetResult(args.Result); }; client.GetPicAsync(name); return tcs.Task; }
async void LoadImages() { button1.IsEnabled = false; try { var list = await LoadPicList(); foreach (var item in list) { Image img = new Image(); BitmapImage bmp = new BitmapImage(); byte[] buff = await LoadPic(item); MemoryStream ms = new MemoryStream(buff); bmp.SetSource(ms); img.Source = bmp; picPanel.Children.Add(img); }
} catch(Exception ex) { MessageBox.Show(ex.Message); } finally { button1.IsEnabled = true; } }
private void button1_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { LoadImages(); } } } |
請特別注意LoadPicList與LoadPic，這兩個函式所回傳的型別是Task<T>，這意味著其可以用在await的右方，當tcs.TrySetResult被執行時，
也意味著await的動作會結束等待，程式將會往下一行走，另一點需注意的是，使用await的函式必須是宣告為async。
同樣的手法也能用在WCF Data Service及WCF RIA Services上。
關於ChildWindow
除了WCF Service等呼叫的動作外，同樣也困擾著Silverlight使用者的還有ChildWindow，以往在巢狀ChildWindow呼叫時，我們都得使用Lambda Expression一層一層的做，
有了Visual Studio Async後，一切都變得簡單了。
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private Task<bool> ShowDialog(ChildWindow cw) { TaskCompletionSource<bool> tcs = new TaskCompletionSource<bool>(); cw.Closed += (s, args) => { tcs.TrySetResult(cw.DialogResult.Value); }; cw.Show(); return tcs.Task; }
async void button1_Click(object sender, RoutedEventArgs e) { SelectCity cw1 = new SelectCity(); bool selCity = await ShowDialog(cw1); if (selCity) { SelectArea cw2 = new SelectArea(); if (((ComboBoxItem)cw1.comboBox1.SelectedValue).Content.Equals( "台北市")) { cw2.comboBox1.Items.Add("文山區"); cw2.comboBox1.Items.Add("大安區"); } else if (((ComboBoxItem)cw1.comboBox1.SelectedValue).Content.Equals( "台北縣")) { cw2.comboBox1.Items.Add("永和"); cw2.comboBox1.Items.Add("中和"); } bool selArea = await ShowDialog(cw2); if (selArea) textBlock1.Text = ((ComboBoxItem)cw1.comboBox1.SelectedValue).Content.ToString() + cw2.comboBox1.SelectedValue.ToString(); } } |
一切都是編譯器的戲法 !!!
雖然目前Visual Studio Async CTP只能安裝於英文的Visual Studio 2010上，但其編譯出來的程式可以執行在已安裝.NET Framework 4.0 及Silverlight 4的機器上，該機器不需要
安裝Visual Studio Async CTP，簡單的說！這一切都是編譯器展開後的結果，其編譯出來的程式仍然是標準的CLR Code。
Complier as Service!
在末尾，Anders 還展示了一個新技術，未來的編譯器將朝著Complier as Service方向走，在不久的將來，我們將可以以程式透過Complier Service來擴展編譯器及IDE的功能，Anders
於此場中展示了一個範例，直接將C#透過這個機制完整轉成VB.NET，而且只要寫少少的程式碼就可以完成。