C#中 Thread，Task，Async/Await，IAsyncResult 的那些事兒！
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說(shuō)起異步，Thread，Task，async/await，IAsyncResult 這些東西肯定是繞不開的，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#中開啟新線程比較簡(jiǎn)單 static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("主線程開始"); //IsBackground=true，將其設(shè)置為后臺(tái)線程 Thread t = new Thread(Run) { IsBackground = true }; t.Start(); //主線程結(jié)束，后臺(tái)線程會(huì)自動(dòng)結(jié)束，不管有沒有執(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，還可以使用Semaphore類，感覺更加靈活，感興趣的話可以搜一下，這里就不做演示了！ 2.TaskTask是.NET4.0加入的，跟線程池ThreadPool的功能類似，用Task開啟新任務(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：
開啟新任務(wù)的方法：Task.Run()或者Task.Factory.StartNew()，開啟的是后臺(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)開啟5個(gè)線程，用Task(用了線程池)開啟了3個(gè)！ 2.1 Task<TResult>Task<TResult>就是有返回值的Task，TResult就是返回值類型。 Console.WriteLine("主線程開始"); //返回值類型為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類來(lái)取消，感覺用得不多，用法比較簡(jiǎn)單，感興趣的話可以搜一下！ 3. async/awaitasync/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方法開始執(zhí)行"); //此處返回的<string>中的字符串類型，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，沒有繼續(xù)執(zhí)行GetStrLengthAsync方法后面的操作，也沒有馬上反回到main函數(shù)中，而是執(zhí)行了GetString的第一行，以此可以判斷await這里并沒有開啟新的線程去執(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類似，同樣是等待，等待Task<string>.Run()開始的后臺(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？有沒有開啟新線程去等待？
只有兩個(gè)線程(主線程和Task開啟的線程)！至于怎么做到的(我也不知道......>_<)，大家有興趣的話研究下吧！ 4.IAsyncResultIAsyncResult自.NET1.1起就有了，包含可異步操作的方法的類需要實(shí)現(xiàn)它，Task類就實(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()就類似Task的Wait。 5.Parallel最后說(shuō)一下在循環(huán)中開啟多線程的簡(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); 6.異步的回調(diào)文中所有Task<TResult>的返回值都是直接用task.result獲取，這樣如果后臺(tái)任務(wù)沒有執(zhí)行完畢的話，主線程會(huì)等待其執(zhí)行完畢，這樣的話就和同步一樣了（看上去一樣，但其實(shí)await的時(shí)候并不會(huì)造成線程的阻塞，web程序感覺不到，但是wpf，winform這樣的桌面程序若不使用異步，會(huì)造成UI線程的阻塞）。簡(jiǎn)單演示一下Task回調(diào)函數(shù)的使用： Console.WriteLine("主線程開始"); Task<string> task = Task<string>.Run(() => { Thread.Sleep(2000); return Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString(); }); //會(huì)等到任務(wù)執(zhí)行完之后執(zhí)行 task.GetAwaiter().OnCompleted(() =>{ Console.WriteLine(task.Result);}); Console.WriteLine("主線程結(jié)束"); Console.Read(); 執(zhí)行結(jié)果：
OnCompleted中的代碼會(huì)在任務(wù)執(zhí)行完成之后執(zhí)行！ 另外task.ContinueWith()也是一個(gè)重要的方法： Console.WriteLine("主線程開始"); Task<string> task = Task<string>.Run(() => { Thread.Sleep(2000); return Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString(); }); task.GetAwaiter().OnCompleted(() =>{ Console.WriteLine(task.Result); }); task.ContinueWith(m=>{ Console.WriteLine("第一個(gè)任務(wù)結(jié)束啦！我是第二個(gè)任務(wù)"); }); Console.WriteLine("主線程結(jié)束"); Console.Read(); 執(zhí)行結(jié)果：
ContinueWith()方法可以讓該后臺(tái)線程繼續(xù)執(zhí)行新的任務(wù)。 Task的使用還是比較靈活的，大家可以研究下，好了，以上就是全部?jī)?nèi)容了，篇幅和能力都有限，希望對(duì)大家有用！
出處：http://www.hzhcontrols.com/ 該文章在 2024/1/3 23:59:27 編輯過(guò) |
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