詳解C#中 Thread，Task，Async/Await，IAsyncResult的那些事兒
說(shuō)起異步，Thread，Task，async/await，IAsyncResult 這些東西肯定是繞不開(kāi)的，今天就來(lái)依次聊聊他們
1.線程（Thread）
多線程的意義在于一個(gè)應(yīng)用程序中，有多個(gè)執(zhí)行部分可以同時(shí)執(zhí)行；對(duì)于比較耗時(shí)的操作(例如io，數(shù)據(jù)庫(kù)操作)，或者等待響應(yīng)(如WCF通信)的操作，可以單獨(dú)開(kāi)啟后臺(tái)線程來(lái)執(zhí)行，這樣主線程就不會(huì)阻塞，可以繼續(xù)往下執(zhí)行；等到后臺(tái)線程執(zhí)行完畢，再通知主線程，然后做出對(duì)應(yīng)操作！
在C#中開(kāi)啟新線程比較簡(jiǎn)單
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("主線程開(kāi)始");
//IsBackground=true，將其設(shè)置為后臺(tái)線程
Thread t = new Thread(Run) { IsBackground = true };
t.Start();
Console.WriteLine("主線程在做其他的事！");
//主線程結(jié)束，后臺(tái)線程會(huì)自動(dòng)結(jié)束，不管有沒(méi)有執(zhí)行完成
//Thread.Sleep(300);
Thread.Sleep(1500);
Console.WriteLine("主線程結(jié)束");
}
static void Run()
{
Thread.Sleep(700);
Console.WriteLine("這是后臺(tái)線程調(diào)用");
}
執(zhí)行結(jié)果如下圖，
可以看到在啟動(dòng)后臺(tái)線程之后，主線程繼續(xù)往下執(zhí)行了，并沒(méi)有等到后臺(tái)線程執(zhí)行完之后。
1.1 線程池
試想一下，如果有大量的任務(wù)需要處理，例如網(wǎng)站后臺(tái)對(duì)于HTTP請(qǐng)求的處理，那是不是要對(duì)每一個(gè)請(qǐng)求創(chuàng)建一個(gè)后臺(tái)線程呢？顯然不合適，這會(huì)占用大量?jī)?nèi)存，而且頻繁地創(chuàng)建的過(guò)程也會(huì)嚴(yán)重影響速度，那怎么辦呢？線程池就是為了解決這一問(wèn)題，把創(chuàng)建的線程存起來(lái)，形成一個(gè)線程池(里面有多個(gè)線程)，當(dāng)要處理任務(wù)時(shí)，若線程池中有空閑線程(前一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完成后，線程不會(huì)被回收，會(huì)被設(shè)置為空閑狀態(tài))，則直接調(diào)用線程池中的線程執(zhí)行(例asp.net處理機(jī)制中的Application對(duì)象)，
使用事例：
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem(m =>
{
Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());
});
}
Console.Read();
運(yùn)行結(jié)果：
可以看到，雖然執(zhí)行了10次，但并沒(méi)有創(chuàng)建10個(gè)線程。
1.2 信號(hào)量(Semaphore)
Semaphore負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)線程，可以限制對(duì)某一資源訪問(wèn)的線程數(shù)量
這里對(duì)SemaphoreSlim類(lèi)的用法做一個(gè)簡(jiǎn)單的事例：
static SemaphoreSlim semLim = new SemaphoreSlim(3); //3表示最多只能有三個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)
static void Main(string[] args)
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
new Thread(SemaphoreTest).Start();
}
Console.Read();
}
static void SemaphoreTest()
{
semLim.Wait();
Console.WriteLine("線程" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString() + "開(kāi)始執(zhí)行");
Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("線程" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString() + "執(zhí)行完畢");
semLim.Release();
}
執(zhí)行結(jié)果如下：
可以看到，剛開(kāi)始只有三個(gè)線程在執(zhí)行，當(dāng)一個(gè)線程執(zhí)行完畢并釋放之后，才會(huì)有新的線程來(lái)執(zhí)行方法！
除了SemaphoreSlim類(lèi)，還可以使用Semaphore類(lèi)，感覺(jué)更加靈活，感興趣的話(huà)可以搜一下，這里就不做演示了！
2.Task
Task是.NET4.0加入的，跟線程池ThreadPool的功能類(lèi)似，用Task開(kāi)啟新任務(wù)時(shí)，會(huì)從線程池中調(diào)用線程，而Thread每次實(shí)例化都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的線程。
Console.WriteLine("主線程啟動(dòng)");
//Task.Run啟動(dòng)一個(gè)線程
//Task啟動(dòng)的是后臺(tái)線程，要在主線程中等待后臺(tái)線程執(zhí)行完畢，可以調(diào)用Wait方法
//Task task = Task.Factory.StartNew(() => { Thread.Sleep(1500); Console.WriteLine("task啟動(dòng)"); });
Task task = Task.Run(() => {
Thread.Sleep(1500);
Console.WriteLine("task啟動(dòng)");
});
Thread.Sleep(300);
task.Wait();
Console.WriteLine("主線程結(jié)束");
執(zhí)行結(jié)果如下：
開(kāi)啟新任務(wù)的方法：Task.Run()或者Task.Factory.StartNew()，開(kāi)啟的是后臺(tái)線程
要在主線程中等待后臺(tái)線程執(zhí)行完畢，可以使用Wait方法(會(huì)以同步的方式來(lái)執(zhí)行)。不用Wait則會(huì)以異步的方式來(lái)執(zhí)行。
比較一下Task和Thread：
static void Main(string[] args)
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
new Thread(Run1).Start();
}
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
Task.Run(() => { Run2(); });
}
}
static void Run1()
{
Console.WriteLine("Thread Id =" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
static void Run2()
{
Console.WriteLine("Task調(diào)用的Thread Id =" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
執(zhí)行結(jié)果：
可以看出來(lái)，直接用Thread會(huì)開(kāi)啟5個(gè)線程，用Task(用了線程池)開(kāi)啟了3個(gè)！
2.1 Task<TResult>
Task<TResult>就是有返回值的Task，TResult就是返回值類(lèi)型。
Console.WriteLine("主線程開(kāi)始");
//返回值類(lèi)型為string
Task<string> task = Task<string>.Run(() => {
Thread.Sleep(2000);
return Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString();
});
//會(huì)等到task執(zhí)行完畢才會(huì)輸出;
Console.WriteLine(task.Result);
Console.WriteLine("主線程結(jié)束");
運(yùn)行結(jié)果：
通過(guò)task.Result可以取到返回值，若取值的時(shí)候，后臺(tái)線程還沒(méi)執(zhí)行完，則會(huì)等待其執(zhí)行完畢！
簡(jiǎn)單提一下：
Task任務(wù)可以通過(guò)CancellationTokenSource類(lèi)來(lái)取消，感覺(jué)用得不多，用法比較簡(jiǎn)單，感興趣的話(huà)可以搜一下！
3. async/await
async/await是C#5.0中推出的，先上用法：
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("-------主線程啟動(dòng)-------");
Task<int> task = GetStrLengthAsync();
Console.WriteLine("主線程繼續(xù)執(zhí)行");
Console.WriteLine("Task返回的值" + task.Result);
Console.WriteLine("-------主線程結(jié)束-------");
}
static async Task<int> GetStrLengthAsync()
{
Console.WriteLine("GetStrLengthAsync方法開(kāi)始執(zhí)行");
//此處返回的<string>中的字符串類(lèi)型，而不是Task<string>
string str = await GetString();
Console.WriteLine("GetStrLengthAsync方法執(zhí)行結(jié)束");
return str.Length;
}
static Task<string> GetString()
{
//Console.WriteLine("GetString方法開(kāi)始執(zhí)行")
return Task<string>.Run(() =>
{
Thread.Sleep(2000);
return "GetString的返回值";
});
}
async用來(lái)修飾方法，表明這個(gè)方法是異步的，聲明的方法的返回類(lèi)型必須為：void，Task或Task<TResult>。
await必須用來(lái)修飾Task或Task<TResult>，而且只能出現(xiàn)在已經(jīng)用async關(guān)鍵字修飾的異步方法中。通常情況下，async/await成對(duì)出現(xiàn)才有意義，
看看運(yùn)行結(jié)果：
可以看出來(lái)，main函數(shù)調(diào)用GetStrLengthAsync方法后，在await之前，都是同步執(zhí)行的，直到遇到await關(guān)鍵字，main函數(shù)才返回繼續(xù)執(zhí)行。
那么是否是在遇到await關(guān)鍵字的時(shí)候程序自動(dòng)開(kāi)啟了一個(gè)后臺(tái)線程去執(zhí)行GetString方法呢？
現(xiàn)在把GetString方法中的那行注釋加上，運(yùn)行的結(jié)果是：
大家可以看到，在遇到await關(guān)鍵字后，沒(méi)有繼續(xù)執(zhí)行GetStrLengthAsync方法后面的操作，也沒(méi)有馬上反回到main函數(shù)中，而是執(zhí)行了GetString的第一行，以此可以判斷await這里并沒(méi)有開(kāi)啟新的線程去執(zhí)行GetString方法，而是以同步的方式讓GetString方法執(zhí)行，等到執(zhí)行到GetString方法中的Task<string>.Run()的時(shí)候才由Task開(kāi)啟了后臺(tái)線程！
那么await的作用是什么呢？
可以從字面上理解，上面提到task.wait可以讓主線程等待后臺(tái)線程執(zhí)行完畢，await和wait類(lèi)似，同樣是等待，等待Task<string>.Run()開(kāi)始的后臺(tái)線程執(zhí)行完畢，不同的是await不會(huì)阻塞主線程，只會(huì)讓GetStrLengthAsync方法暫停執(zhí)行。
那么await是怎么做到的呢？有沒(méi)有開(kāi)啟新線程去等待？
只有兩個(gè)線程(主線程和Task開(kāi)啟的線程)！至于怎么做到的(我也不知道......>_<)，大家有興趣的話(huà)研究下吧！
4.IAsyncResult
IAsyncResult自.NET1.1起就有了，包含可異步操作的方法的類(lèi)需要實(shí)現(xiàn)它，Task類(lèi)就實(shí)現(xiàn)了該接口
在不借助于Task的情況下怎么實(shí)現(xiàn)異步呢？
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("主程序開(kāi)始--------------------");
int threadId;
AsyncDemo ad = new AsyncDemo();
AsyncMethodCaller caller = new AsyncMethodCaller(ad.TestMethod);
IAsyncResult result = caller.BeginInvoke(3000,out threadId, null, null);
Thread.Sleep(0);
Console.WriteLine("主線程線程 {0} 正在運(yùn)行.",Thread.CurrentThread.ManagedThreadId)
//會(huì)阻塞線程，直到后臺(tái)線程執(zhí)行完畢之后，才會(huì)往下執(zhí)行
result.AsyncWaitHandle.WaitOne();
Console.WriteLine("主程序在做一些事情?。?！");
//獲取異步執(zhí)行的結(jié)果
string returnValue = caller.EndInvoke(out threadId, result);
//釋放資源
result.AsyncWaitHandle.Close();
Console.WriteLine("主程序結(jié)束--------------------");
Console.Read();
}
}
public class AsyncDemo
{
//供后臺(tái)線程執(zhí)行的方法
public string TestMethod(int callDuration, out int threadId)
{
Console.WriteLine("測(cè)試方法開(kāi)始執(zhí)行.");
Thread.Sleep(callDuration);
threadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
return String.Format("測(cè)試方法執(zhí)行的時(shí)間 {0}.", callDuration.ToString());
}
}
public delegate string AsyncMethodCaller(int callDuration, out int threadId);
關(guān)鍵步驟就是紅色字體的部分，運(yùn)行結(jié)果：
和Task的用法差異不是很大！result.AsyncWaitHandle.WaitOne()就類(lèi)似Task的Wait。
5.Parallel
最后說(shuō)一下在循環(huán)中開(kāi)啟多線程的簡(jiǎn)單方法：
Stopwatch watch1 = new Stopwatch();
watch1.Start();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
Console.Write(i + ",");
Thread.Sleep(1000);
}
watch1.Stop();
Console.WriteLine(watch1.Elapsed);
Stopwatch watch2 = new Stopwatch();
watch2.Start();
//會(huì)調(diào)用線程池中的線程
Parallel.For(1, 11, i =>
{
Console.WriteLine(i + ",線程ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
Thread.Sleep(1000);
});
watch2.Stop();
Console.WriteLine(watch2.Elapsed);
運(yùn)行結(jié)果：
循環(huán)List<T>：
List<int> list = new List<int>() { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 6, 7, 8, 9 };
Parallel.ForEach<int>(list, n =>
{
Console.WriteLine(n);
Thread.Sleep(1000);
});
執(zhí)行Action[]數(shù)組里面的方法：
Action[] actions = new Action[] {
new Action(()=>{
Console.WriteLine("方法1");
}),
new Action(()=>{
Console.WriteLine("方法2");
})
};
Parallel.Invoke(actions);
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來(lái)一定的幫助，同時(shí)也希望多多支持腳本之家！
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