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Erklärung des Begriffs: Task-based asynchronous Pattern (TAP)

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Begriff Task-based asynchronous Pattern
Abkürzung TAP
Eintrag zuletzt aktualisiert am 30.01.2013

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Was ist Task-based asynchronous Pattern?

Als Task-based asynchronous Pattern (TAP) bezeichnet Microsoft die asynchronen Aufrufe mit den in async und await, die in .NET 4.5 mit Visual Basic 11 und C# 5.0 eingeführt wurden. TAP basiert auf der Task Parallel Library (TPL).

Async und Await
C#-Schöpfer Anders Hejlberg sprach vor einigen Jahren über die Idee von „future variables“, bei denen ein Ergebnis eines Funktionsaufrufs im Programmcode zugewiesen wird, obwohl das Ergebnis erst irgendwann später in der Zukunft eintreffen wird. Bis zu Umsetzung dieser Idee hat es bis 2012 (.NET 4.5) gedauert. Microsoft nennt das neue Konzept Task-based Asynchronous Pattern (TAP). Es basiert auf den Grundkonzepten der in .NET 4.0 eingeführten TPL, die mit zwei neuen Schlüsselwörter elegant in die Sprachen C# und Visual Basic verankert wurden: async und await.

Eine Methode kann mit async deklarieren, das sie plant, im Laufe ihrer Ausführung in einem eigenen Thread weiterzuarbeiten und die Kontrolle an den Aufrufer zurückzugeben. Eine solche asynchrone Methode muss dann ein Task-Objekt (aus der bereits in .NET 4.0 eingeführten Task Parallel Library - TPL) zurückliefern. Ein await verwendet man in der asynchronen Methode an der Stelle, wo die asynchrone Ausführung in einem separaten Thread beginnt. Dabei erhält der Aufruf der asynchronen Methode die Kontrolle sofort zurück, während die asynchrone Methode auf die Fertigstellung des neuen Threads wartet und dann seine eigene Ausführungsfolge nach dem await in diesem Thread fortsetzt.

Strenge Voraussetzung für all dies ist allerdings, dass die Methode, die bei await() aufgerufen wird, tatsächliche einen neuen Thread startet. Weder await noch async tun das von sich aus. Diese Methoden dienen lediglich dazu, Aufruf und Rückruf sehr elegant im Programmcode zu verankern. Await darf auch nur in mit async kennzeichneten Methoden zum Einsatz kommen – dies setzt der Sprachcompiler durch.

Eine Konsolenanwendung als Beispiel
Listing 1 zeigt ein Beispiel eines asynchronen Datenbankzugriffs mit Connection, Command und DataReader aus ADO.NET. In diesen Klassen gibt es nun zusätzlich zu den bisherigen synchronen Methoden auch asynchrone Methoden. In dem Beispiel ruft das Hauptprogramm Run() eine selbst erstellte, mit async gekennzeichnete Methode ReadDataAsync(). Es ist dabei eine Konvention, aber keine Pflicht, dass der Name einer asynchronen Methode auf „async“ endet. Die mit async kennzeichnete Methode muss als Rückgabewerte void oder Task<Typ> liefern.

In dieser Methode kommen die von der ADO.NET 4.5 bereitgestellten asynchronen Methoden OpenAsync() und ExecuteReaderAsync() zum Einsatz, die jeweils mit await aufgerufen werden. Die Anwendungsart ist hier eine .NET-Konsolenanwendung, in der man die Abfolge besonders leicht visualisieren kann. Die Ausgabe der Thread-Nummern (ManagedThreadId) in Listing 1 dient lediglich dazu, die asynchrone Ausführung in verschiedenen Threads zu belegen.

Public static void run()
{
Console.WriteLine("Run() #1: Aufruf wird initiiert: Thread=" + System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
ReadDataAsync();
Console.WriteLine("Run() #2: Aufruf ist erfolgt: Thread=" + System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}


static private async void ReadDataAsync()
{
Console.WriteLine("Beginn ReadDataAsync: Thread=" + System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
// Datenbankverbindung asynchron aufbauen
SqlConnection conn = new SqlConnection(@"data source=.\sqlexpress;initial catalog=WWWings6;integrated security=True;MultipleActiveResultSets=True;App=ADONETClassic");
await conn.OpenAsync();
Console.WriteLine("Nach Open Async: Thread=" + System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
// Daten asynchron abrufen
SqlCommand cmd = new SqlCommand("select top(10) * from flug", conn);
var reader = await cmd.ExecuteReaderAsync();
Console.WriteLine("Nach ExecuteReaderAsync: Thread=" + System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
// Daten ausgeben
while (reader.Read())
{
Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Yellow;
Console.WriteLine(reader["Zielort"]);
Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Gray;
}

// Verbindung beenden
conn.Close();
Console.WriteLine("Ende ReadDataAsync: Thread=" + System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
Listing 1: Asynchrone Datenbankoperationen mit ADO.NET 4.5

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