C#：如何实现为“异步”和“！”在 F# 中？

Question

最近读F#，原来是“异步”和“！” （砰！：p）是非常有用的功能。 （题外话，这是一个例子，说明编程语言不仅是一个学术研究课题，而且是一个现实生活中的生产力设计课题。

以下内容来自 Luca Bolognese 的 PDC 2008 演示文稿：

let internal loadPrices ticker = async {
    let url = "http://ichart.finance.yahoo.com/table.csv?s=" + ticker + "&d=9&e=30&f=2008&g=d&a=2&b=13&c=1986&ignore=.csv"
    let req = WebRequest.Create(url)
    let! resp = req.AsyncGetResponse() //athos: need F# Powerpack

    let stream = resp.GetResponseStream()
    let reader = new StreamReader(stream)
    let! csv = reader.AsyncReadToEnd()

    let prices =
        csv.Split([|'\n'|])
        |> Seq.skip 1
        |> Seq.map (fun line -> line.Split([|','|]))
        |> Seq.filter (fun values -> values |> Seq.length = 7)
        |> Seq.map (fun values ->
        System.DateTime.Parse(values.[0]),
        float values.[6])    

    return prices }

迷人之处在于，回调被优雅地处理：程序员不需要处理 BackgroundWorker 或 Theads 的 Join()。

那么，在 C# 中，是否有一个优雅的解决方案来实现 F#“aync”和“！”特征？ 例如，是否可以像下面这样或以类似的轻松方式执行“async...run...callback”？

public void GetApplicationSettings()
{ 
    async(objAsyncRunner = new System.Async.Runner() ) //similar to "using" in C#
    run // similar to "if" in C#
    {
        string url = "http://ichart.finance.yahoo.com/table.csv?s=" + ticker + "&d=9&e=30&f=2008&g=d&a=2&b=13&c=1986&ignore=.csv"
        var req = WebRequest.Create(url);
        var resp = req.AsyncGetResponse();
    }
    callback run // similar to "if else" in C#
    {
        var stream = resp.GetResponseStream();
        var reader = new StreamReader(stream);
        var csv = reader.AsyncReadToEnd();
    }
    callback // similar to "else" in C#
    {
        var prices = csv.Split('\n').....;
    }
}

ps。我知道有些人会说：athos，就用 F#！ 是的……我不反对F#，但整个部门都需要时间来改变，在此之前我希望能借鉴F#的一些优点。

我知道有一些 Aspect 编程概念可以扩展 C# 功能。但是还没有达到F#级别。

例如，我可以从 http://www.sharpcrafters.com 扩展 PostSharp，以便通过简单地将属性分配给方法，强制它在专用线程中异步运行：

[RunInADedicatedThread(Async = true)]
public void GetApplicationSettings()
{ ... }

如果属性已准备好：

[Serializable]
[AttributeUsage( AttributeTargets.Method | AttributeTargets.Class )]
[MulticastAttributeUsage( MulticastTargets.Method )]
public sealed class RunInADedicatedThreadAttribute : MethodInterceptionAspect
// MethodInterceptionAspect is extending PostSharp
{
    public bool Async { get; set; }

    public override void OnInvoke( MethodInterceptionArgs args )
    {
        if (Async)
        {
            //MyThreadPool is my extention for PostSharp 
            MyThreadPool.GetThread().ExecuteAsync(
                () =>
                    {
                        args.Proceed();
                    } );
            return;
        }
        MyThreadPool.GetThread().Execute( args.Proceed );
    }
}

这有点帮助，但仍然不是 F# 级别：

• “在专用线程中异步运行”请求不是在调用中定义的，而是在 GetApplicationSettings() 方法本身上定义的！这个方法还不如改名为GetApplicationSettingsAsynchronously()，不是吗；
• 还有，这不能帮助回调部分；
• 更不用说使用更少线程的 F#“异步”功能了……我什至可以暂时放弃这个“高级”功能……

Answer 1

正如 Brian 已经提到的，Visual Studio Async CTP 就是您要找的东西。它将异步工作流之类的东西添加到 C# 的未来版本中。它添加了类似于 F# 中的 异步工作流 的 async 方法和行为类似于 let! 的 await 关键字。两者有一些区别，我写了series of articles that compares them。

不幸的是，C# 中的异步支持仍然是 CTP。如果您想编写生产质量的异步代码，最好的选择是用 F# 编写它并使用 Tasks 从 C# 引用它。这个SO question discusses how to do that。

您可以通过各种方式在 C# 中模拟 async 之类的东西。 Brian 提到了使用 LINQ（在他的博客文章中），但这非常有限。我认为使用迭代器更灵活。这是来自article that does exactly that 的示例：

static IEnumerable<IAsync> DownloadAsync(string url)
{
  WebRequest req = HttpWebRequest.Create(url);
  Async<WebResponse> response = req.GetResponseAsync();
  yield return response;

  Stream resp = response.Result.GetResponseStream();
  Async<string> html = resp.ReadToEndAsync().ExecuteAsync<string>();
  yield return html;

  Console.WriteLine(html.Result);
}

这与async workflows 的工作方式类似，因为C# 迭代器也被编译为状态机。 Jeffrey Richter 的AsyncEnumerator implements a more complete API 就是基于这个想法。

Answer 2

见

http://msdn.microsoft.com/en-us/vstudio/async.aspx

和

http://lorgonblog.wordpress.com/2008/05/07/an-introduction-to-async-workflows-in-f-or-how-to-utilize-all-those-cpus-without-writing-lots-of-threading-code-part-three/

有用的信息。第一个链接是 CTP 到 C# 和 VB 的“异步”（将在这些语言的未来版本中出现），第二个链接显示了一种利用 LINQ 今天在 C# 中执行异步的方法。

Answer 3

下面是 C# 中使用 FSharpx 的相同函数，看起来与 F# 版本几乎相同：

FSharpAsync<IEnumerable<Tuple<DateTime, decimal>>> LoadPrices(string ticker) {
    var url = "http://ichart.finance.yahoo.com/table.csv?s=" + ticker + "&d=9&e=30&f=2008&g=d&a=2&b=13&c=1986&ignore=.csv";
    var req = WebRequest.Create(url);
    return
        from resp in req.FSharpAsyncGetResponse()
        let stream = resp.GetResponseStream()
        let reader = new StreamReader(stream)
        from csv in reader.FSharpAsyncReadToEnd()
        select (from line in csv.Split('\n').Skip(1)
                let values = line.Split(',')
                where values.Length == 7
                select Tuple.Create(DateTime.Parse(values[0]), decimal.Parse(values[6], CultureInfo.InvariantCulture)));
}

示例用法：

var price = LoadPrices("MSFT").Run().First();
Assert.AreEqual(new DateTime(2008,10,30), price.Item1);
Assert.AreEqual(20.82m, price.Item2);

这里的关键概念是 LINQ 不仅仅是语言集成的查询：它是语言集成的monads。 FSharpx 仅实现了从 C#/VB.NET 中的 LINQ 和 it's pretty trivial code 访问 F# async 所需的绑定。

FSharpx 需要 .NET 3.5 或更高版本，但原则上您可以在 C# 3、.NET 2.0 上进行这项工作。

其中一个缺点是 LINQ 中没有 use!（也应该在原始 F# 代码中使用），因此管理一次性用品是有问题的。