? ? ?上一篇博客最后我提到“異步編程模型”（APM），之后本來打算整理一下這方面的材料然后總結(jié)一下寫篇文章與諸位分享，后來在整理的過程中不斷的延伸不斷地?cái)U(kuò)展，發(fā)現(xiàn)完全偏離了“異步編程”這個(gè)概念，前前后后所有的加起來完全可以寫一篇關(guān)于框架原理的東西，而“異步編程”只是其中的一小部分，后來我一狠心，打算把所有的都包含進(jìn)來寫出來，希望給諸位帶來幫助。

? ? ?文章開始之前，先了解幾個(gè)概念：

一、回調(diào)方法。

這個(gè)概念想必都很清楚，被系統(tǒng)調(diào)用的方法就叫做“回調(diào)方法”。是的，描述的沒錯(cuò)，通常我們注冊一個(gè)事件，事件處理程序就屬于“回調(diào)方法”。可是不知道諸位有沒有想過，我們在編程過程中，哪些不屬于“回調(diào)方法”呢？有人肯定會(huì)說，我們主動(dòng)調(diào)用的方法就不屬于回調(diào)方法。先不管對不對，我們先來考慮一些問題：系統(tǒng)調(diào)用方法A，那么方法A就是回調(diào)方法，如果我在A中又調(diào)用了方法B，那么B算作回調(diào)方法嗎？再者，什么是所謂的“系統(tǒng)”？指操作系統(tǒng)嗎？亦或是我們編程中使用到的“框架”？最后，我們寫的程序，系統(tǒng)從哪開始調(diào)用？又是在哪結(jié)束？接下來我一一做解答：

1）廣義上講，我們寫的每一行代碼都屬于“回調(diào)代碼”（由代碼組成的方法就叫回調(diào)方法，意思差不多），為什么這么講？因?yàn)槲覀兌贾?#xff0c;任何一個(gè)程序開始運(yùn)行，都是由操作系統(tǒng)調(diào)用某一個(gè)入口方法，那么顯然，這個(gè)入口方法就是理所當(dāng)然的“回調(diào)方法”，進(jìn)入“入口方法”中去之后，就會(huì)執(zhí)行許許多多的其他代碼，也就是說，不管你來回調(diào)用了多少次、嵌套調(diào)用了多少次，我們編寫的所有代碼都間接被操作系統(tǒng)調(diào)用。那么像上面有人可能提到的“主動(dòng)調(diào)用的方法不屬于回調(diào)方法”，其實(shí)在程序中，壓根兒就沒有你能主動(dòng)調(diào)用的方法，如果你寫如下的代碼：

1 private void btn1_Click(object sender,EventArgs e) 2 { 3 Thread th = new Thread((ThreadStart)delegate() 4 { 5 func(); 6 }) 7 th.Start(); 8 } 9 10 void func() 11 { 12 // do something 13 } View Code

你可能會(huì)說，func()是我主動(dòng)調(diào)用的，所以它不是回調(diào)方法，但是你要明白，不管你代碼怎么寫，它最終執(zhí)行的主動(dòng)權(quán)不是在你手中，既然主動(dòng)權(quán)不在你手中，那么它就應(yīng)該屬于回調(diào)。

2）這里的“系統(tǒng)”其實(shí)是相對而言的，我前面都把它當(dāng)做操作系統(tǒng)，其實(shí)不然，我們口口聲聲說“系統(tǒng)調(diào)用的方法屬于回調(diào)方法”，這里的“系統(tǒng)”絕大多數(shù)是指編程中使用到的“框架”，你比如如下代碼：

1 btn1.Click+=new EventHandler(btn1_Click); 2 private void btn1_Click(object sender,EventArgs e) 3 { 4 //do something 5 } View Code

這里的“回調(diào)方法”btn1_Click是由“微軟Winform開發(fā)框架”調(diào)用的，因此“系統(tǒng)”就是指“Winform開發(fā)框架”。1）中講到的“任何一個(gè)程序開始運(yùn)行，都是由操作系統(tǒng)調(diào)用某一個(gè)入口方法”，那么這里的“系統(tǒng)”就是指操作系統(tǒng)。任何都是相對而言的，任何“框架”對于操作系統(tǒng)而言，都可以算得上是“回調(diào)”，而我們寫的所有代碼相對于“框架”而言，也都能算得上“回調(diào)”。

3）我們寫的程序，就用Windows Form應(yīng)用程序?yàn)槔影?#xff0c;對于操作系統(tǒng)而言，第一個(gè)回調(diào)方法應(yīng)該是Main方法，由Main進(jìn)入Application.Run(…)，至于何時(shí)結(jié)束，當(dāng)然是Main方法最后的一個(gè)“反花括號”。至于中間使用了哪些“框架”，我們自己又寫了哪些代碼，對于操作系統(tǒng)而言，全部都是一樣的，那都屬于“回調(diào)代碼”。總之，廣義上講，沒有不是“回調(diào)”的代碼（方法）。

圖1

二、泵。

這是個(gè)非常重要的概念，也是本篇文章之后的核心。 生活中提到泵，我們至少可以想到兩點(diǎn)：

1）持續(xù)運(yùn)作。也就是說，泵能長時(shí)間循環(huán)工作。

2）傳輸作用。泵能夠?qū)⑺纫后w從一個(gè)地方運(yùn)輸?shù)搅硗庖粋€(gè)地方，供其他人使用。

圖2

以上是生活中見到的泵，那么在編程中，泵是指什么呢？類比一下，其實(shí)很容易想到，程序中的泵具備以下兩個(gè)特點(diǎn)：

1）? 循環(huán)執(zhí)行。類似一個(gè)while循環(huán)，能夠長時(shí)間循環(huán)工作。

2）? 數(shù)據(jù)傳輸。它能夠?qū)?shù)據(jù)（不再是水等液體）從一個(gè)地方搬遷到另一個(gè)地方，供其他人使用。

程序中的泵，最簡單的利用while就能實(shí)現(xiàn)，如下代碼：

1 Queue<Data> container = new Queue<Data>(); //數(shù)據(jù)容器 2 // do something before 3 while(GetData(data)) //從container取數(shù)據(jù) 4 { 5 //實(shí)際中，可以先將data稍作處理 6 SendDataToOtherPlace(data); //將數(shù)據(jù)傳送到其他地方，供其他人使用 7 } 8 //do something … 9 //end 10 11 12 void SendDataToOtherPlace(data) 13 { 14 DealWithData(data); //使用數(shù)據(jù) 15 } View Code

? ? 如你所見，以上代碼很好的解釋了編程中的“泵”含義。那么，程序中為啥需要使用泵？原因可以從泵的作用中找，我們很清楚，平時(shí)調(diào)試一些代碼時(shí)，可能很多人使用Console程序，如果我們在代碼中不設(shè)置一個(gè)阻塞斷點(diǎn)的話（如Console.Read()），程序執(zhí)行完畢后，黑屏就會(huì)消失，我們看不到任何結(jié)果，如下代碼：

1 void main() 2 { 3 int a =0,b=1; 4 int c = a; 5 a=b; 6 b=c; 7 Console.WriteLine(“a is ”+a+”,b is ” + b); 8 } View Code

? ? 其根本原因，是我們寫的程序是“線段”狀，所謂線段，即它是有限長度的直線，線程從main開始，筆直的結(jié)束了。可是我們用的大多數(shù)軟件從來不會(huì)一開始運(yùn)行，馬上就結(jié)束（除非某些特定功能軟件）了，他們絕大多數(shù)都是長時(shí)間持續(xù)運(yùn)行，好了，聽到“長時(shí)間持續(xù)運(yùn)行”，我們就想到了“泵”有這種功能，是的，“泵”不僅僅有這種功能，它還能將數(shù)據(jù)從一個(gè)地方搬遷到另外一個(gè)地方，供其他人使用。到此，程序中使用“泵”是必然。

? ? 講到這里，相信有很多人開始意識到自己在編程中已經(jīng)見過或者使用過“泵”，比如一般界面編程中的“windows消息循環(huán)”，如果有人說沒聽說，它見過你你卻沒見過它，那說明你對Windows桌面開發(fā)還不是很了解，建議看看本系列博客之透過現(xiàn)象看本質(zhì)。反觀Windows操作系統(tǒng)，它其實(shí)就是一個(gè)非常大的“泵”，長時(shí)間持續(xù)工作，從“串口”、“鍵盤鼠標(biāo)”、“麥克風(fēng)”、“攝像頭”、“網(wǎng)絡(luò)端口”等等緩沖區(qū)中獲取數(shù)據(jù)，傳遞給各種各樣的程序使用。看一張程序中“泵”結(jié)構(gòu)圖：

圖3

實(shí)際編程中，用到“泵”的地方很多，只要某一個(gè)環(huán)節(jié)（跟模塊的意思差不多，只是個(gè)人覺得環(huán)節(jié)更具體，模塊指的范圍太大，下同）需要長時(shí)間持續(xù)工作，同時(shí)不斷存在一系列數(shù)據(jù)需要被處理，那么就可以使用泵。總結(jié)一下，程序中需要使用“泵”的地方有兩個(gè)明顯特點(diǎn)：

1）? 該環(huán)節(jié)需要持續(xù)運(yùn)作，也就是需要循環(huán)運(yùn)行，不會(huì)馬上結(jié)束；

2）? 有一些數(shù)據(jù)需要被處理，這些數(shù)據(jù)一般存放在某個(gè)容器中，需要不斷地取出來傳給別人使用。

? ? 前面提到的“Windows消息循環(huán)”就是一個(gè)泵，它符合以上兩個(gè)特點(diǎn)，第一，UI線程不可能馬上結(jié)束，需要長時(shí)間持續(xù)運(yùn)作；第二，源源不斷的有Windows消息（一種數(shù)據(jù)）需要被處理（數(shù)據(jù)存放在線程的消息隊(duì)列中）。為了更好理解，附圖一張：

圖4

既然“泵”是一種循環(huán)，并且每一次循環(huán)執(zhí)行都是需要時(shí)間損耗的，這樣就出現(xiàn)了一個(gè)問題，如果某一次循環(huán)耗時(shí)太長，單次循環(huán)不能立刻返回，那么需要處理的數(shù)據(jù)就會(huì)大量累積，不能及時(shí)取出處理，造成堵塞。這個(gè)問題其實(shí)我們經(jīng)常遇見過（或許又是它天天見到你，你卻沒看見它），我們編程時(shí)，有時(shí)候會(huì)遇見界面卡、不流暢、反應(yīng)慢等現(xiàn)象，大部分原因就是因?yàn)?#xff0c;消息處理泵（消息循環(huán)）某一次循環(huán)耗時(shí)太長，循環(huán)不能迅速返回，windows消息大量累積，得不到及時(shí)處理，造成界面反應(yīng)遲鈍。

三、線程和方法的關(guān)系。

這個(gè)問題其實(shí)本系列第一篇博客中講到過，線程和方法沒有一對一的關(guān)系，一個(gè)線程可以調(diào)用許多方法，一個(gè)方法也可以運(yùn)行在多個(gè)線程中。前面一句很好理解，后面一句其實(shí)也好理解，看如下代碼：

1 void func() 2 { 3 //do something 4 } 5 Thread th1 = new Thread(new ThreadStart(func)); 6 Thread th2 = new Thread(new ThreadStart(func)); 7 8 Th1.Start(); th2.Start(); //th1 和 th2 執(zhí)行了同一個(gè)方法func View Code

如果func中沒有訪問外部變量，基本上不會(huì)出問題，但是如果func中訪問了外部對象，而該對象不是線程安全的，那么你就得在func中做一些“安全措施”了，這點(diǎn)很容易被忽略，如下：

1 List<int> list = new List<int>(); 2 void func() 3 { 4 list.Add(DateTime.Now.Hours); 5 } View Code

我們在設(shè)計(jì)func方法的時(shí)候，應(yīng)該考慮該方法將來可能在哪些地方被調(diào)用，如果只在一個(gè)線程中調(diào)用（比如UI線程），那么沒有任何問題，但是如果func有可能運(yùn)行在多個(gè)線程中，那么你就需要做一些“安全措施”了，比如加鎖等。

? ? 總之你在設(shè)計(jì)一個(gè)方法的時(shí)候，務(wù)必要考慮這個(gè)方法將來可能在哪些地方調(diào)用，如果是控件類的成員方法，你更要考慮，因?yàn)榭丶惓蓡T方法一般都會(huì)方法UI，如果這個(gè)成員方法將來被其它線程（非UI線程）調(diào)用，那么就會(huì)出現(xiàn)異常。

以上三個(gè)概念有些本篇文章有用，有些閱讀下一篇我分享一個(gè)UDP通信demo的時(shí)候有用。

正文：

理解以上三個(gè)概念，我認(rèn)為對熟悉接下來要說的有很大幫助。下面，我介紹一個(gè)winform中常用到的開發(fā)模式，該模式就是通過“泵”來實(shí)現(xiàn)的，不敢說諸位平時(shí)用到的所有的框架都是基于這種模式，但我敢說我用到過的框架都是以此為基礎(chǔ)的（下一篇博客，我會(huì)分享一個(gè)UDP通信demo，用具體的實(shí)例來說明該開發(fā)模式）。

據(jù)我開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出來4種需要使用到“泵”的場合：

（1）當(dāng)然是之前提到過的有關(guān)“Windows消息循環(huán)”這一塊，它幾乎是所有Windows桌面應(yīng)用程序開發(fā)的精髓。

（2）Socket通信這一塊，包括UDP和TCP兩部分，我之后會(huì)做一個(gè)UDP的Demo。

（3）串口通信這一塊。

（4）麥克風(fēng)、攝像頭數(shù)據(jù)采集這一塊。

大概常用的有這四種，其實(shí)意思都差不多，就是之前我們講到的：都涉及到持續(xù)運(yùn)行，都需要不斷的取數(shù)據(jù)、分配（傳遞）數(shù)據(jù)、別人再處理（使用）數(shù)據(jù)。我具體說一說（1）和（2），弄清楚前兩個(gè)，后面兩個(gè)也就清楚明了了。

（1）要了解“Windows消息循環(huán)”，我們先得了解一個(gè)流程：鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鈕，鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)采集物理信息，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，存在一個(gè)緩沖區(qū)A，我們稱該數(shù)字信息為“原始數(shù)據(jù)”（你可以理解為包含鼠標(biāo)XY坐標(biāo)、左右鍵狀態(tài)等等），之所以稱之為“原始數(shù)據(jù)”，是因?yàn)樵摂?shù)據(jù)跟咱們的程序沒有任何關(guān)聯(lián)，它只是簡單地包含了鼠標(biāo)當(dāng)前狀態(tài)信息。接下來就有一個(gè)“數(shù)據(jù)采集泵”循環(huán)將這些原始數(shù)據(jù)采集過來，放到另外一個(gè)緩沖區(qū)B，對應(yīng)有一個(gè)“數(shù)據(jù)分析泵”，循環(huán)將緩沖區(qū)B中的原始數(shù)據(jù)取出，分析該“原始數(shù)據(jù)”，參照Windows系統(tǒng)“內(nèi)部數(shù)據(jù)庫”（一種存放窗體、線程等資源的組織），將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的“Windows消息”（一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包含窗體Handle，類型、參數(shù)等），接著再將轉(zhuǎn)換之后生成的“Windows消息”存放到緩沖區(qū)C（就是我們經(jīng)常聽到的消息隊(duì)列），此時(shí)，又有一個(gè)“數(shù)據(jù)處理泵”（就是我們常說的消息循環(huán)）循環(huán)取出緩沖區(qū)C中的“Windows消息”，分配該消息給對應(yīng)的窗口過程（WndProc），供其使用（處理），窗口過程就會(huì)激發(fā)Click事件，接著，你的事件處理程序（如btn1_Click）就會(huì)被調(diào)用，至此，整個(gè)過程結(jié)束。上圖一張，更清楚：

圖5

? ? 如我們所見，整個(gè)過程使用了3個(gè)泵，他們互相配合使用，“數(shù)據(jù)采集泵”負(fù)責(zé)將“原始數(shù)據(jù)”從緩沖區(qū)A傳遞到緩沖區(qū)B，“數(shù)據(jù)分析泵”負(fù)責(zé)取出緩沖區(qū)B中的原始數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析，轉(zhuǎn)換成Windows消息（一種程序能夠識別的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)），進(jìn)而傳遞到緩沖區(qū)C，也就是我們常說到的“消息隊(duì)列”，然后“數(shù)據(jù)處理泵”，我們常說的“消息循環(huán)”，循環(huán)從緩沖區(qū)C中取出消息，分配給對應(yīng)的窗口過程，供其使用。

有人可能會(huì)說，干嘛要分三個(gè)“泵”，一個(gè)“泵”不就能搞定嗎，在“數(shù)據(jù)采集泵”中分析數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)？不能的原因至少有兩個(gè)：

各所其職，符合軟件開發(fā)的原則

如果什么東西都放在一個(gè)“泵”中做，必然會(huì)影響原有的效率，比如將“數(shù)據(jù)分析”放在“數(shù)據(jù)采集泵”中，勢必會(huì)影響采集的效率，其他類似。

以上是“泵”在Windows消息處理中的應(yīng)用。接下來說一下Socket編程中的應(yīng)用，我以UDP通信為例，TCP類似。

（2）我們先理清UDP通信流程：遠(yuǎn)程主機(jī)給本地主機(jī)發(fā)送一個(gè)UDP數(shù)據(jù)包，需要注意的是，在到達(dá)本地主機(jī)之前（傳輸過程中），數(shù)據(jù)包應(yīng)該是一種物理信息，經(jīng)過網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換后，物理信息變成數(shù)字信息，存放在緩沖區(qū)A中（一串字節(jié)流，稱之為原始數(shù)據(jù)），此時(shí)，需要一個(gè)“數(shù)據(jù)接收泵”循環(huán)取出緩沖區(qū)A中的原始數(shù)據(jù)（UDP中該數(shù)據(jù)應(yīng)該是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)包），將其存放到緩沖區(qū)B中，對應(yīng)有一個(gè)“數(shù)據(jù)分析泵”循環(huán)取出緩沖區(qū)B中的原始數(shù)據(jù)，根據(jù)事先規(guī)定好的“協(xié)議”（一種通信規(guī)則，通信各方必須同時(shí)遵守），將該原始數(shù)據(jù)解析成程序可識別數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)頭，程序中可識別數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程IP端口等），緊接著將解析之后的數(shù)據(jù)存放到緩沖區(qū)C，對應(yīng)又有一個(gè)“數(shù)據(jù)處理泵”循環(huán)從C中取出數(shù)據(jù)，分配數(shù)據(jù)，通知他人處理。上圖一張：

圖6

現(xiàn)在已經(jīng)很清楚，這個(gè)模式跟“windows消息循環(huán)”是一個(gè)意思，接收數(shù)據(jù)->分析數(shù)據(jù)->處理數(shù)據(jù)，每個(gè)環(huán)節(jié)都有一個(gè)“泵”與之關(guān)聯(lián)，當(dāng)然還有一個(gè)緩沖區(qū)。其實(shí)再拓展一下，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它們都有輸入，都有分析，都有響應(yīng)

前者鼠標(biāo)輸入，后者遠(yuǎn)程輸入；

前者有分析泵，后者照樣有；

前者激發(fā)一些事件，比如Winform中的Click事件，你可以在事件處理程序中訪問數(shù)據(jù)庫、操作IO、更新界面，后者你注冊相關(guān)事件之后，照樣可以做這些事情。

再不說了，說多了都是淚，發(fā)現(xiàn)原來它們都是一樣一樣的。TCP跟UDP差不多，只是服務(wù)端需要有“socket偵聽泵”用來監(jiān)聽socket連入，而且每個(gè)連入的socket都對應(yīng)有自己的“數(shù)據(jù)接收泵”跟“數(shù)據(jù)分析泵”，原因很簡單，因?yàn)門CP按照“流”來傳輸數(shù)據(jù)的，數(shù)據(jù)包之間沒有界限，某一次接收到的“原始數(shù)據(jù)”可能不是一個(gè)完整的包，因此，每個(gè)客戶端socket必須有自己的“數(shù)據(jù)接收泵”和“數(shù)據(jù)分析泵”以及對應(yīng)的緩沖區(qū)，并且“數(shù)據(jù)分析泵”中還要具備檢測完整包的功能。TCP版本Demo以后我再做一個(gè)，稍微比UDP復(fù)雜一點(diǎn)。

? ? 以上是所有的介紹，理論性的東西非常多，下一篇文章我打算分享一個(gè)UDP通信demo，采用本篇所講內(nèi)容，簡單的實(shí)現(xiàn)了類似飛鴿傳書的功能。

? ??順便帶個(gè)題外話，這一系列文章可能跟實(shí)際具體開發(fā)關(guān)聯(lián)性不是很大，特別像之前說到的“運(yùn)行時(shí)和設(shè)計(jì)時(shí)”、“winform框架原理”等等這些，基本上跟平時(shí)工作沾不上邊，我也沒有刻意去寫平時(shí)工作中遇到的問題，寫出來的東西大都是概念性、原理性偏多一些。各位在看的時(shí)候沒必要跟實(shí)際工作內(nèi)容做比較，全當(dāng)做是一種業(yè)余研究就OK了， O(∩_∩)O~。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/xiaozhi_5638/p/3167794.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的.net开发笔记（十三） Winform常用开发模式第一篇的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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