async/await: make it simple!!

@Async/Await make it simple!!

Massimo Bonannihttp://codetailor.blogspot.com

massimo.bonanni@domusdotnet.org@massimobonanni

@ Cos’è e cosa non è «Asincrono» L’asincrono prima di Async/Await Cosa sono Async e Await Cosa fanno Async/Await La «magia» del compilatore Async/Await ed i thread Cancellation e Progress in Async/Await Riutilizzare vecchio codice Async/Await e Windows Store Apps Async/Await e il framework 4.0

Agenda

@Cos’è «Asincrono»

«Il lavoro di un cameriere consiste nell’attendere ad un tavolo finché il cliente non ha terminato il pasto! Se vuoi servire due tavoli, hai bisogno di due camerieri!»

«Non hai bisogno di due camerieri! Un unico cameriere può facilmente servire due tavoli contemporaneamente, semplicemente passando da uno all’altro»

@Pensiamo al cameriere come un thread, e il tavolo come un metodo da eseguire.

In un approccio tradizionale, per eseguire due compiti contemporaneamente (ad esempio, mantenere l'interfaccia utente sensibile durante il download di un file), si sarebbero utilizzati due thread.

Creare thread è inefficiente (assumere camerieri noleggio) e si deve combattere parecchio per aggiornare le UI dal thread in background (fare in modo che i camerieri non siano in conflitto).

Cosè “Asincrono”

@asincrono [a-sìn-cro-no] agg.

«dispositivo che opera senza un riferimento temporale di sincronizzazione rispetto a un altro dispositivo»

↓ «non [a] nello stesso tempo»

Asincrono vs Sincrono: perchè e come!

@Asincrono non significa «eseguito in background»!!

Eseguire un’operazione in background è una delle possibili implementazioni di asincrono, non l’unica e, a volte, neanche la migliore

Cosa non è «Asincrono»

@Un approccio asincrono garantisce che le nostre interfacce grafiche siano:

• Responsive• Non bloccate da logiche di accesso

ai dati (sia per dati locali che remoti)

Asincrono vs Sincrono: perchè e come!

@DEMO

Numeri primi non «Fluid»

@Il framework .NET, prima dell’introduzione della TPL, prevedeva due modalità di implementazione del pattern asincrono:

• Asynchronous Programming Model (APM)

• Event-based Asynchronous Pattern (EAP)

L’asincrono prima di Async/Await

@APM si basa sul design pattern IAsyncResult e prevede che le operazioni asincrone siano individuate da una coppia di metodi caratterizzati dai prefissi Begin/End.

Un esempio è dato dalla classe FileStream con i suoi metodi BeginRead e EndRead.

Asynchronous Programming Model

@Per utilizzare questo tipo di chiamate asincrone sono necessari i seguenti step:

1. il chiamante invoca il metodo Begin passando una funzione di callback;

2. l’esecuzione dell’operazione asincrona avviene in un thread separato;

3. al termine dell’operazione è richiamata la callback passata dal chiamante;

4. il chiamante conclude l’operazione asincrona invocando il metodo End (che restituisce i dati di ritorno del metodo).

Asynchronous Programming Model

@Le operazioni asincrone sono rappresentate da una coppia Metodo/Evento. Il metodo è identificato dal suffisso Async mentre l’evento dal suffisso Completed.

Nell’argomento dell’evento sono, generalmente, riportati i risultati dell’operazione.

Un esempio presente nel framework .NET è il metodo DownloadStringAsync (e il corrispettivo evento DownloadStringCompleted) della classe WebClient

Event-based Asynchronous Pattern

@EAP è stato introdotto con la versione 2.0 del framework .NET.

I passi eseguiti dal chiamante sono:1. il chiamante si sottoscrive all’evento di

completamento dell’operazione (Completed);2. il chiamante esegue il metodo Async;3. il metodo esegue l’operazione in un thread

separato;4. al termine dell’operazione viene sollevato l’evento

Completed e il chiamante viene avvertito del completamento.

Event-based Asynchronous Pattern

@DEMO

Numeri primi in EAP

@Vantaggi di Async/Await:

1. Permette di scrivere codice asincrono con una struttura che sembra quella di un codice sincrono;

2. In caso di aggiornamenti dell’interfaccia non è necessario utilizzare un SynchronizationContext;

3. La gestione delle eccezioni avviene in maniera del tutto analoga ad un codice sincrono.

Cosa sono Async/Await

@La parola chiave Async indica al compilatore che un metodo (sia esso classico che una lamdba expression) è asicrono e che, quindi, al suo interno possono trovare posto dei punti di “sospensione” identificati dalla parola chiave Await.

Cosa sono Async/Await

@La parola chiave Await indica al compilatore che il metodo a cui fa riferimento deve essere invocato in maniera asincrona, inserendo una “sospensione” nel flusso di esecuzione, per riprendere dal metodo successivo nel momento in cui tale metodo asincrono è terminato. Nel frattempo, controllo viene restituito al chiamante del metodo asincrono garantendo che questo non sia bloccato.

Cosa sono Async/Await

@La classe Task è uno strumento con cui implementare metodi «awaitabili» (l’altro è l’interfaccia IAsyncOperation)La parola chiave Await davanti ad una funzione che ritorna un Task, ne cambia «magicamente» il valore di ritorno (e il comportamento):

Async/Await e i Task

@Esempio: metodo DownloadStringTaskAsync della classe WebClient

Async/Await e i Task

Un metodo che restituisce un Task è definito «Awaitable» e può essere usato in maniera asincrona anteponendo Await:

@MyForm

Premere

Cosa fanno Async/Await

@Il compilatore, grazie alle parole chiave Async e Await, è in grado di:

• Gestire tutti i task eventualmente creati all’interno di un metodo «Awaitable»;

• Gestire la macchina a stati per il corretto richiamo degli stessi.

La «magia» del compilatore

@Il compilatore, dietro le quinte, crea una macchina a stati i cui stati sono i possibili flussi tra i diversi metodi «Awaitabili» richiamati.

Per ogni metodo Async, viene creata una struttura che implementa l’interfaccia IAsyncStateMachine deputata alla gestione della macchina a stati.

La «magia» del compilatore

@L’uso di Async/Await può generare o meno la creazione di nuovi thread.

Un metodo Async «gira» nel «synchronization context» corrente.

Solo nel caso di Task.Run avremo l’effettiva creazione di un thread separato (sincronizzato dal compilatore).

Async/Await e i thread

@DEMO

Numeri primi in Async/Await

@In alcuni casi può essere necessario annullare una operazione Async.

Poiché alla base del paradigma Async/Await c’è il Task, possiamo ricorrere al CancellationToken per annullare un’operazione asincrona esattamente come faremo per un Task.

Annullare l’esecuzione di un Async

@DEMO

Numeri primi in Async/Await - Cancellation

@Se vogliamo supportare l’aggiornamento dell’interfaccia grafica, possiamo utilizzare l’interfaccia IProgress(Of T).

E’ sufficiente prevedere un parametro di tipo IProgress(Of T) con T il tipo da comunicare alla UI per l’aggiornamento.

Progress di un Async

@DEMO

Numeri primi in Async/Await - Progress

@Se abbiamo del codice «legacy» che dobbiamo rapidamente riutilizzare in ottica Async, possiamo far leva sulla classe Task:

Riutilizzare vecchio codice

Public Function LegacyMethod(i As Integer) As Integer . .End Function

Public Function LegacyMethodAsync(i As Integer) As Task(Of Integer)     Dim task = Task.Run(Function() LegacyMethod(i))     Return task End Function

@Se possibile è meglio ristrutturare il codice «legacy» utilizzando internamente metodi «Awaitable» forniti dal framework anziché usare il Task a tappeto.

Se si utilizza, ad esempio, il metodo DownloadString della classe WebClient, è meglio sostituirlo con il metodo DownloadStringTaskAsync piuttosto che incapsulare tutto il nostro metodo in un task.

Riutilizzare vecchio codice

@Tutte le operazioni che, potenzialmente, possono durare più di 50ms, sono asincrone!

Il framework per le Windows Store Apps espone, per queste operazioni, solo ed esclusivamente i metodi Async!

Ragionate nello stesso modo per le vostre applicazioni (senza esagerare)!

Async/Await e Windows Store Apps

@Possiamo utilizzare il pattern Async/Await anche con il framework 4.0 utilizzando l’Async Targetting Pack.

Il pack permette di usare Await in VS2012 con le seguenti versioni di progetto:

• .NET Framework 4.0 (con KB2468871)• Silverlight 4 e 5• Windows Phone 7.5• Portable Class Libraries per le precedenti

piattaforme

Async/Await e .NET framework 4.0

@Se avete domande non fatele in asincrono ..... fatele ora!!!

Q&A

@Grazie agli sponsor

@Async Targeting Pack per VS2012http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=29576

Asynchronous Programming with Async and Await (C# and Visual Basic)http://msdn.microsoft.com/en-us/library/vstudio/hh191443.aspx

Asynchronous programming (Windows Store apps)http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/apps/hh464924.aspx

Base Class Library (BCL) Bloghttp://blogs.msdn.com/b/bclteam/

Riferimenti