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C# 回调与异步模式

介绍​

在C#编程中，回调和异步模式是处理耗时操作（如文件读写、网络请求等）的常用技术。回调允许我们在某个操作完成后执行特定的代码，而异步模式则允许我们在等待操作完成的同时继续执行其他任务，从而提高程序的响应性和性能。

本文将逐步介绍C#中的回调机制和异步模式，并通过实际案例展示它们的应用场景。

回调机制​

什么是回调？​

回调是一种编程模式，它允许我们将一个方法（通常是委托）作为参数传递给另一个方法，以便在某个操作完成后调用。回调常用于处理异步操作的结果。

使用委托实现回调​

在C#中，委托是实现回调的核心机制。以下是一个简单的回调示例：

csharp
using System;

class Program
{
    // 定义一个委托类型
    delegate void CallbackDelegate(string message);

    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建一个委托实例并指向回调方法
        CallbackDelegate callback = new CallbackDelegate(DisplayMessage);

        // 调用一个方法并传递回调
        PerformOperation(callback);
    }

    // 回调方法
    static void DisplayMessage(string message)
    {
        Console.WriteLine("Callback received: " + message);
    }

    // 执行操作并调用回调
    static void PerformOperation(CallbackDelegate callback)
    {
        Console.WriteLine("Performing operation...");
        // 模拟耗时操作
        System.Threading.Thread.Sleep(2000);
        // 调用回调
        callback("Operation complete!");
    }
}

输出：

Performing operation...
Callback received: Operation complete!

在这个示例中，PerformOperation 方法执行了一个模拟的耗时操作，并在操作完成后调用传递进来的回调方法 DisplayMessage。

使用Lambda表达式简化回调​

Lambda表达式可以简化回调的编写，使代码更加简洁：

csharp
using System;

class Program
{
    delegate void CallbackDelegate(string message);

    static void Main(string[] args)
    {
        // 使用Lambda表达式定义回调
        PerformOperation(message => Console.WriteLine("Callback received: " + message));
    }

    static void PerformOperation(CallbackDelegate callback)
    {
        Console.WriteLine("Performing operation...");
        System.Threading.Thread.Sleep(2000);
        callback("Operation complete!");
    }
}

输出：

Performing operation...
Callback received: Operation complete!

异步模式​

什么是异步模式？​

异步模式允许我们在等待某个操作完成的同时继续执行其他任务，从而提高程序的响应性。在C#中，异步模式通常通过 async 和 await 关键字来实现。

使用 async 和 await 实现异步操作​

以下是一个简单的异步操作示例：

csharp
using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static async Task Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Starting operation...");
        await PerformOperationAsync();
        Console.WriteLine("Operation completed.");
    }

    static async Task PerformOperationAsync()
    {
        Console.WriteLine("Performing operation...");
        // 模拟耗时操作
        await Task.Delay(2000);
        Console.WriteLine("Operation complete!");
    }
}

输出：

Starting operation...
Performing operation...
Operation complete!
Operation completed.

在这个示例中，PerformOperationAsync 方法使用 await 关键字来等待一个模拟的耗时操作完成，而 Main 方法则继续执行其他任务。

结合回调与异步模式​

我们可以将回调与异步模式结合使用，以便在异步操作完成后执行特定的代码。以下是一个示例：

csharp
using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    delegate void CallbackDelegate(string message);

    static async Task Main(string[] args)
    {
        // 使用Lambda表达式定义回调
        await PerformOperationAsync(message => Console.WriteLine("Callback received: " + message));
    }

    static async Task PerformOperationAsync(CallbackDelegate callback)
    {
        Console.WriteLine("Performing operation...");
        // 模拟耗时操作
        await Task.Delay(2000);
        // 调用回调
        callback("Operation complete!");
    }
}

输出：

Performing operation...
Callback received: Operation complete!

实际应用场景​

文件读取​

在实际应用中，回调与异步模式常用于文件读取操作。以下是一个读取文件内容并调用回调的示例：

csharp
using System;
using System.IO;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    delegate void CallbackDelegate(string content);

    static async Task Main(string[] args)
    {
        string filePath = "example.txt";
        await ReadFileAsync(filePath, content => Console.WriteLine("File content: " + content));
    }

    static async Task ReadFileAsync(string filePath, CallbackDelegate callback)
    {
        Console.WriteLine("Reading file...");
        string content = await File.ReadAllTextAsync(filePath);
        callback(content);
    }
}

输出：

Reading file...
File content: [文件内容]

网络请求​

另一个常见的应用场景是网络请求。以下是一个使用 HttpClient 进行异步网络请求并调用回调的示例：

csharp
using System;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    delegate void CallbackDelegate(string response);

    static async Task Main(string[] args)
    {
        string url = "https://api.example.com/data";
        await FetchDataAsync(url, response => Console.WriteLine("Response: " + response));
    }

    static async Task FetchDataAsync(string url, CallbackDelegate callback)
    {
        Console.WriteLine("Fetching data...");
        using (HttpClient client = new HttpClient())
        {
            string response = await client.GetStringAsync(url);
            callback(response);
        }
    }
}

输出：

Fetching data...
Response: [API返回的数据]

总结​

通过本文，我们学习了C#中的回调机制和异步模式。回调允许我们在某个操作完成后执行特定的代码，而异步模式则允许我们在等待操作完成的同时继续执行其他任务。结合使用这两种技术，可以显著提高程序的响应性和性能。

在实际应用中，回调与异步模式常用于文件读取、网络请求等耗时操作。通过 async 和 await 关键字，我们可以轻松地实现异步编程。

附加资源与练习​

  • 练习1：尝试修改文件读取示例，使其在读取文件后计算文件内容的行数，并将结果传递给回调。
  • 练习2：编写一个异步方法，从多个URL中获取数据，并在所有请求完成后调用回调。
提示

想要深入了解C#异步编程，可以参考微软官方文档：Asynchronous programming with async and await.