同期関数の非同期化

まず、非同期(Asynchronous)とマルチスレッド(Multi-threading)の違いについて説明します.非同期は同期に対して一般的に非ブロッキングを意味します.具体的にはマルチスレッドで実現されていますが、マルチスレッドを心配しなくても良いというメリットがあります.クリーンなインターフェースを実装して呼び出します.もちろん、linuxとjavascriptの環境では、非同期は一般的にイベント駆動機構/Event loopを理解する必要があります.ここで話しているのは主にNETです.同期関数の非同期化には多くの利点があるが、非同期化にはオーバーヘッドがある.具体的には、次の場合は非同期化に適しています.

時間がかかるI/O操作、例えば、ファイルI/Oを読んで、ネットワークリソースネットワークI/Oにアクセスします.

時間がかかるCPUの動作:Task.Factoryなどのマルチスレッドと連携して新しいスレッドを起動し、スレッド内で非同期アクセスを行うことを推奨する

.
例えば、ここでは同期方法Processがあります.

public class Test
{
   public int Process(int a)
   {
       System.Threading.Thread.Sleep(3000);
       return a + 1;
   }
}

この同期方法を非同期方法に変換します.

namespace ConsoleApplication6
{
    public class Test
    {
        public int Process(int a)
        {
            System.Threading.Thread.Sleep(3000);
            return a + 1;
        }

        public void ProcessAsync(int a, Action<int> callBackAction)
        {
            Func<int> func = () =>
            {
                System.Threading.Thread.Sleep(3000);
                return a + 1;
            };
            func.BeginInvoke((ar) =>
            {
                var result = func.EndInvoke(ar);
                callBackAction.Invoke(result);
            },
                null);
        }
    }
}    

テスト方法:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication6
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var tester = new Test();
            
            Console.WriteLine("Sync start");
            var result1 = tester.Process(1);
            Console.WriteLine("Sync finish: " + result1);

            Console.WriteLine("Async start");
            tester.ProcessAsync(2, (r) =>
            {
                Console.WriteLine("Async finish: " + r + " thread id: " +
                                  System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            });
            Console.WriteLine("Async continue" + " thread id: " +
                              System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);


            Console.Read();
        }
    }
}

出力結果:

Sync start
(wait 3 seconds)
Sync finish: 2
Async start
Async continue
(wait 3 seconds)
Async finish: 3

いくつかの操作を追加すると、スレッドがいくつか起きてみました.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication6
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var tester = new Test();
            
            Console.WriteLine("Sync start");
            var result1 = tester.Process(1);
            Console.WriteLine("Sync finish: " + result1);

            Console.WriteLine("Async start");
            tester.ProcessAsync(2, (r) =>
            {
                Console.WriteLine("Async finish: " + r + " thread id: " +
                                  System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            });
            Console.WriteLine("Async continue" + " thread id: " +
                              System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);



            Console.WriteLine("Async start");
            tester.ProcessAsync(2, (r) =>
            {
                Console.WriteLine("Async finish: " + r + " thread id: " +
                                  System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            });
            Console.WriteLine("Async continue" + " thread id: " +
                              System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);


            Console.WriteLine("Async start");
            tester.ProcessAsync(2, (r) =>
            {
                Console.WriteLine("Async finish: " + r + " thread id: " +
                                  System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            });
            Console.WriteLine("Async continue" + " thread id: " +
                              System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);


            Console.WriteLine("Async start");
            tester.ProcessAsync(2, (r) =>
            {
                Console.WriteLine("Async finish: " + r + " thread id: " +
                                  System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            });
            Console.WriteLine("Async continue" + " thread id: " +
                              System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

            Console.Read();
        }
    }
}

出力:

Sync start
Sync finish: 2
Async start
Async continue thread id: 9
Async start
Async continue thread id: 9
Async start
Async continue thread id: 9
Async start
Async continue thread id: 9
Async finish: 3 thread id: 13
Async finish: 3 thread id: 11
Async finish: 3 thread id: 10
Async finish: 3 thread id: 12

説明の裏にマルチスレッドが使われています.
Event loopを理解するのキーワードで改造します.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication6
{
    public class Test
    {
        public void ProcessAsync(int a, Action<int> callBackAction)
        {
            Func<int> func = () =>
            {
                System.Threading.Thread.Sleep(3000);
                return a + 1;
            };
            func.BeginInvoke((ar) =>
            {
                var result = func.EndInvoke(ar);
                callBackAction.Invoke(result);
            },
                null);
        }

        public Task<int> TaskProcessAsync(Action<int> callBackAction)
        {
            var tcs = new TaskCompletionSource<int>();
            ProcessAsync(3, (r) =>
            {
                callBackAction.Invoke(r);
            });
            return tcs.Task;
        }

        public async Task<int> QueryProcess(Action<int> callBackAction)
        {
            int i = await TaskProcessAsync(callBackAction);
            return i;
        }

    }
    
    public class Class1
    {
        public async Task<int> Test()
        {
            var tester = new Test();

            var i = await tester.QueryProcess((r) =>
            {
                Console.WriteLine("await Async finish: " + r + " thread id: " +
                                  System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            });

            return i;
        }
    }
    
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var t = new Class1();
            t.Test();

            Console.Read();
        }
    }
}