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E/S sur fichier asynchrones

Guide du développeur .NET Framework 
E/S sur fichier asynchrones 

Les E/S synchrones signifient que la méthode est bloquée jusqu'à ce que l'opération d'E/S soit achevée, puis qu'elle retourne ses données. Dans le cas des E/S asynchrones, l'utilisateur peut appeler BeginRead. Le thread principal peut continuer à effectuer d'autres tâches, et par la suite l'utilisateur pourra traiter les données. De même, plusieurs demandes d'E/S peuvent être simultanément en attente.

Pour savoir quand ces données sont disponibles, vous pouvez appeler EndRead ou EndWrite, en passant l'IAsyncResult correspondant à la requête d'E/S que vous avez émise. Vous pouvez aussi fournir une méthode de rappel faisant appel à EndRead ou à EndWrite pour connaître le nombre d'octets lus ou écrits. Les E/S asynchrones offrent de meilleures performances lorsque plusieurs demandes d'E/S attendent en même temps, mais elles nécessitent généralement une restructuration importante de votre application pour pouvoir fonctionner correctement.

La classe Stream prend en charge la combinaison de lectures et d'écritures synchrones et asynchrones sur le même flux, que le système d'exploitation l'autorise ou non. Stream fournit des implémentations par défaut d'opérations de lecture et d'écriture asynchrones quant à leurs implémentations synchrones et fournit des implémentations par défaut d'opérations de lecture et d'écriture synchrones quant à leurs implémentations asynchrones.

Lors de l'implémentation d'une classe dérivée de Stream, il est nécessaire de fournir une implémentation pour l'une ou l'autre des méthodes Read et Write. La substitution de Read et de Write est autorisée, et les implémentations par défaut des méthodes asynchrones (BeginRead, EndRead, BeginWrite et EndWrite) fonctionneront avec votre implémentation des méthodes synchrones ; toutefois, cela n'offrira pas des performances optimales. De même, les méthodes synchrones Read et Write fonctionneront correctement si vous fournissez une implémentation des méthodes asynchrones, mais les performances seront généralement meilleures si vous implémentez expressément les méthodes synchrones. Les implémentations par défaut de ReadByte et WriteByte appellent les méthodes Read et Write synchrones avec un tableau d'octets d'un seul élément. Lors de la dérivation de classes à partir de Stream, si vous avez une mémoire tampon d'octets interne, il est fortement recommandé de substituer ces méthodes pour y accéder afin d'améliorer considérablement les performances.

Un flux qui se connecte à un magasin de sauvegarde substitue l'une ou l'autre des méthodes Read et Write synchrones ou asynchrones pour bénéficier des fonctionnalités de l'autre méthode par défaut. Si un flux ne prend pas en charge les opérations asynchrones ou synchrones, l'implémenteur a uniquement besoin de faire en sorte que les méthodes appropriées lèvent les exceptions.

L'exemple suivant constitue une implémentation asynchrone d'un hypothétique processeur d'images en bloc, suivi d'un exemple d'implémentation synchrone. Ce code est conçu pour effectuer une opération faisant un usage intensif de l'unité centrale sur chaque fichier d'un répertoire. Pour plus d'informations, consultez la rubrique Modèles de design pour la programmation asynchrone.



C#
using System;
using System.IO;
using System.Threading;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Runtime.Remoting.Messaging;
using System.Security.Permissions;

public class BulkImageProcAsync
{
    public const String ImageBaseName = "tmpImage-";
    public const int numImages = 200;
    public const int numPixels = 512 * 512;

    // ProcessImage has a simple O(N) loop, and you can vary the number
    // of times you repeat that loop to make the application more CPU-
    // bound or more IO-bound.
    public static int processImageRepeats = 20;

    // Threads must decrement NumImagesToFinish, and protect
    // their access to it through a mutex.
    public static int NumImagesToFinish = numImages;
    public static Object[] NumImagesMutex = new Object[0];
    // WaitObject is signalled when all image processing is done.
    public static Object[] WaitObject = new Object[0];
    public class ImageStateObject
    {
        public byte[] pixels;
        public int imageNum;
        public FileStream fs;
    }

    [SecurityPermissionAttribute(SecurityAction.Demand, Flags=SecurityPermissionFlag.UnmanagedCode)]
    public static void MakeImageFiles()
    {
        int sides = (int)Math.Sqrt(numPixels);
        Console.Write("Making {0} {1}x{1} images... ", numImages,
            sides);
        byte[] pixels = new byte[numPixels];
        int i;
        for (i = 0; i < numPixels; i++)
            pixels[i] = (byte)i;
        FileStream fs;
        for (i = 0; i < numImages; i++)
        {
            fs = new FileStream(ImageBaseName + i + ".tmp",
                FileMode.Create, FileAccess.Write, FileShare.None,
                8192, false);
            fs.Write(pixels, 0, pixels.Length);
            FlushFileBuffers(fs.SafeFileHandle.DangerousGetHandle());
            fs.Close();
        }
        fs = null;
        Console.WriteLine("Done.");
    }

    public static void ReadInImageCallback(IAsyncResult asyncResult)
    {
        ImageStateObject state = (ImageStateObject)asyncResult.AsyncState;
        Stream stream = state.fs;
        int bytesRead = stream.EndRead(asyncResult);
        if (bytesRead != numPixels)
            throw new Exception(String.Format
                ("In ReadInImageCallback, got the wrong number of " +
                "bytes from the image: {0}.", bytesRead));
        ProcessImage(state.pixels, state.imageNum);
        stream.Close();

        // Now write out the image.  
        // Using asynchronous I/O here appears not to be best practice.
        // It ends up swamping the threadpool, because the threadpool
        // threads are blocked on I/O requests that were just queued to
        // the threadpool. 
        FileStream fs = new FileStream(ImageBaseName + state.imageNum +
            ".done", FileMode.Create, FileAccess.Write, FileShare.None,
            4096, false);
        fs.Write(state.pixels, 0, numPixels);
        fs.Close();

        // This application model uses too much memory.
        // Releasing memory as soon as possible is a good idea, 
        // especially global state.
        state.pixels = null;
        fs = null;
        // Record that an image is finished now.
        lock (NumImagesMutex)
        {
            NumImagesToFinish--;
            if (NumImagesToFinish == 0)
            {
                Monitor.Enter(WaitObject);
                Monitor.Pulse(WaitObject);
                Monitor.Exit(WaitObject);
            }
        }
    }

    public static void ProcessImage(byte[] pixels, int imageNum)
    {
        Console.WriteLine("ProcessImage {0}", imageNum);
        int y;
        // Perform some CPU-intensive operation on the image.
        for (int x = 0; x < processImageRepeats; x += 1)
            for (y = 0; y < numPixels; y += 1)
                pixels[y] += 1;
        Console.WriteLine("ProcessImage {0} done.", imageNum);
    }

    public static void ProcessImagesInBulk()
    {
        Console.WriteLine("Processing images...  ");
        long t0 = Environment.TickCount;
        NumImagesToFinish = numImages;
        AsyncCallback readImageCallback = new
            AsyncCallback(ReadInImageCallback);
        for (int i = 0; i < numImages; i++)
        {
            ImageStateObject state = new ImageStateObject();
            state.pixels = new byte[numPixels];
            state.imageNum = i;
            // Very large items are read only once, so you can make the 
            // buffer on the FileStream very small to save memory.
            FileStream fs = new FileStream(ImageBaseName + i + ".tmp",
                FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read, 1, true);
            state.fs = fs;
            fs.BeginRead(state.pixels, 0, numPixels, readImageCallback,
                state);
        }

        // Determine whether all images are done being processed.  
        // If not, block until all are finished.
        bool mustBlock = false;
        lock (NumImagesMutex)
        {
            if (NumImagesToFinish > 0)
                mustBlock = true;
        }
        if (mustBlock)
        {
            Console.WriteLine("All worker threads are queued. " +
                " Blocking until they complete. numLeft: {0}",
                NumImagesToFinish);
            Monitor.Enter(WaitObject);
            Monitor.Wait(WaitObject);
            Monitor.Exit(WaitObject);
        }
        long t1 = Environment.TickCount;
        Console.WriteLine("Total time processing images: {0}ms",
            (t1 - t0));
    }

    public static void Cleanup()
    {
        for (int i = 0; i < numImages; i++)
        {
            File.Delete(ImageBaseName + i + ".tmp");
            File.Delete(ImageBaseName + i + ".done");
        }
    }

    public static void TryToClearDiskCache()
    {
        // Try to force all pending writes to disk, and clear the
        // disk cache of any data.
        byte[] bytes = new byte[100 * (1 << 20)];
        for (int i = 0; i < bytes.Length; i++)
            bytes[i] = 0;
        bytes = null;
        GC.Collect();
        Thread.Sleep(2000);
    }

    public static void Main(String[] args)
    {
        Console.WriteLine("Bulk image processing sample application," +
            " using asynchronous IO");
        Console.WriteLine("Simulates applying a simple " +
            "transformation to {0} \"images\"", numImages);
        Console.WriteLine("(Async FileStream & Threadpool benchmark)");
        Console.WriteLine("Warning - this test requires {0} " +
            "bytes of temporary space", (numPixels * numImages * 2));

        if (args.Length == 1)
        {
            processImageRepeats = Int32.Parse(args[0]);
            Console.WriteLine("ProcessImage inner loop - {0}.",
                processImageRepeats);
        }
        MakeImageFiles();
        TryToClearDiskCache();
        ProcessImagesInBulk();
        Cleanup();
    }
    [DllImport("KERNEL32", SetLastError = true)]
    private static extern void FlushFileBuffers(IntPtr handle);
}

Voici un exemple synchrone illustrant la même idée.



C#
using System;
using System.IO;
using System.Threading;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Runtime.Remoting.Messaging;
using System.Security.Permissions;

public class BulkImageProcSync
{
    public const String ImageBaseName = "tmpImage-";
    public const int numImages = 200;
    public const int numPixels = 512 * 512;

    // ProcessImage has a simple O(N) loop, and you can vary the number
    // of times you repeat that loop to make the application more CPU-
    // bound or more IO-bound.
    public static int processImageRepeats = 20;

    [SecurityPermissionAttribute(SecurityAction.Demand, Flags=SecurityPermissionFlag.UnmanagedCode)]
    public static void MakeImageFiles()
    {
        int sides = (int)Math.Sqrt(numPixels);
        Console.Write("Making {0} {1}x{1} images... ", numImages,
            sides);
        byte[] pixels = new byte[numPixels];
        int i;
        for (i = 0; i < numPixels; i++)
            pixels[i] = (byte)i;
        FileStream fs;
        for (i = 0; i < numImages; i++)
        {
            fs = new FileStream(ImageBaseName + i + ".tmp",
                FileMode.Create, FileAccess.Write, FileShare.None,
                8192, false);
            fs.Write(pixels, 0, pixels.Length);
            FlushFileBuffers(fs.SafeFileHandle.DangerousGetHandle());
            fs.Close();
        }
        fs = null;
        Console.WriteLine("Done.");
    }

    public static void ProcessImage(byte[] pixels, int imageNum)
    {
        Console.WriteLine("ProcessImage {0}", imageNum);
        int y;
        // Perform some CPU-intensive operation on the image.
        for (int x = 0; x < processImageRepeats; x += 1)
            for (y = 0; y < numPixels; y += 1)
                pixels[y] += 1;
        Console.WriteLine("ProcessImage {0} done.", imageNum);
    }

    public static void ProcessImagesInBulk()
    {
        Console.WriteLine("Processing images... ");
        long t0 = Environment.TickCount;
        byte[] pixels = new byte[numPixels];
        FileStream input;
        FileStream output;
        for (int i = 0; i < numImages; i++)
        {
            input = new FileStream(ImageBaseName + i + ".tmp",
                FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read,
                4196, false);
            input.Read(pixels, 0, numPixels);
            input.Close();
            ProcessImage(pixels, i);
            output = new FileStream(ImageBaseName + i + ".done",
                FileMode.Create, FileAccess.Write, FileShare.None,
                4196, false);
            output.Write(pixels, 0, numPixels);
            output.Close();
        }
        input = null;
        output = null;
        long t1 = Environment.TickCount;
        Console.WriteLine("Total time processing images: {0}ms",
            (t1 - t0));
    }

    public static void Cleanup()
    {
        for (int i = 0; i < numImages; i++)
        {
            File.Delete(ImageBaseName + i + ".tmp");
            File.Delete(ImageBaseName + i + ".done");
        }
    }

    public static void TryToClearDiskCache()
    {
        byte[] bytes = new byte[100 * (1 << 20)];
        for (int i = 0; i < bytes.Length; i++)
            bytes[i] = 0;
        bytes = null;
        GC.Collect();
        Thread.Sleep(2000);
    }

    public static void Main(String[] args)
    {
        Console.WriteLine("Bulk image processing sample application," +
            " using synchronous I/O.");
        Console.WriteLine("Simulates applying a simple " +
            "transformation to {0} \"images.\"", numImages);
        Console.WriteLine("(ie, Sync FileStream benchmark).");
        Console.WriteLine("Warning - this test requires {0} " +
            "bytes of temporary space", (numPixels * numImages * 2));

        if (args.Length == 1)
        {
            processImageRepeats = Int32.Parse(args[0]);
            Console.WriteLine("ProcessImage inner loop  {0}",
                processImageRepeats);
        }

        MakeImageFiles();
        TryToClearDiskCache();
        ProcessImagesInBulk();
        Cleanup();
    }

    [DllImport("KERNEL32", SetLastError = true)]
    private static extern void FlushFileBuffers(IntPtr handle);
}

Voir aussi


Ces informations proviennent du site de http://msdn2.microsoft.com
Source de cette page : http://msdn2.microsoft.com/fr-fr/library/kztecsys.aspx

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