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C#教程之C#基础之多线程与异步
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1.基本概念
多线程与异步是两个不同概念,之所以把这两个放在一起学习,是因为这两者虽然有区别,但也有一定联系。
多线程是一个技术概念,相对于单线程而言,多线程是多个单线程同时处理逻辑。例如,假如说一个人把水从A地提到B点可看作是单线程,那么如果两个人同时去做事(可以是相同的一件事,也可以是不同的一件事)就可以看作是两个线程。
异步:记得读书时学过一篇课文叫《统筹方法》,里面讲述煮茶喝的过程,如下:
比如,想泡壶茶喝。当时的情况是:开水没有;水壶要洗,茶壶、茶杯要洗;火已生了,茶叶也有了。怎么办?
办法甲:洗好水壶,灌上凉水,放在火上;在等待水开的时间里,洗茶壶、洗茶杯、拿茶叶;等水开了,泡茶喝。
办法乙:先做好一些准备工作,洗水壶,洗茶壶茶杯,拿茶叶;一切就绪,灌水烧水;坐待水开了,泡茶喝。
那么办法甲就是异步方法,办法乙就是同步方法。利用多线程就可以实现办法甲:如用A线程做“洗好水壶,灌上凉水,放在火上”,另B线程做“洗茶壶、洗茶杯、拿茶叶”,并在B线程中等待A线程执行完毕(即水开),再继续做“泡茶喝”。
上面是示例讲法,所谓的“等待”翻译成技术语言就是“阻塞”,异步与同步的区别就是看一事件中是否有阻塞,等待另一件事情的处理结果。从示例中也可以看到,异步中用到了多线程,但异步和多线程显然是两个不同的概念。
结论:异步是相对同步来说的一个目的,而多线程是实现这个目的一种技术方法。
2.Task的运用
Task是.NET Framework 4.5加入的概念,之前实现多线程是利用Thread类,在此只对Task进行学习,在实际编码中基本用Task,因为它比Thread更易理解,更易运用,更安全可靠。
下面是两者差异的一个总结:
1.task与thread对比,task相当于应用层,thread更底层,但二者是不一样的,没有隶属关系
2.task是在线程池上创建,是后台线程(主线程不会等其完成);Thread是单个线程,默认是前台线程
3.task可以直接获取返回值,thread不能直接从方法返回结果(可以使用变量来获取结果)
4.使用task.ContinueWith()方法可以继续执行其他任务。线程中无连续性,当线程完成工作时,不能告诉线程开始其他操作。 尽管可以使用Join()等待线程完成,但是这会阻塞主线程
5.task借助CancellationTokeSource类可以支持任务中的取消,当thread处于运行中时,无法取消它
6.task能方便捕捉到运行中的异常,thread在父方法中无法捕捉到异常
下面用示例代码来展示Task实现异步的基本运用:
public static void Main() { // Start the HandleFile method. Task<int> task = HandleFileAsync();//可以看作是一个耗时任务 // Control returns here before HandleFileAsync returns. // ... Prompt the user. Console.WriteLine("Please wait patiently " + "while I do something important."); // Do something at the same time as the file is being read. string line = Console.ReadLine(); Console.WriteLine("You entered (asynchronous logic): " + line); // Wait for the HandleFile task to complete. // ... Display its results. task.Wait();//有调用.result时,这里可以省略。在没有调用.result时,一定要.wait()下,这个话题涉及到当task运行出现异常时:为什么要调用Wait或者Result? 或者一直不查询Task的Exception属性?你的代码就永远注意不到这个异常的发生,如果不能捕捉到这个异常,垃圾回收时, 抛出AggregateException,进程就会立即终止,这就是“牵一发动全身”,莫名其妙程序就自己关掉了 var x = task.Result;//其实在用Result的时候,内部会调用Wait Console.WriteLine("Count: " + x); Console.WriteLine("[DONE]"); Console.ReadLine(); } static async Task<int> HandleFileAsync()//async与下文的await是成对出现,否则不能实现真正的异步,而是同步执行。 { string file = @"C:\enable1.txt";//在这个文档中输入几个字符和输入1MB字符,最终输出结果会有不同,能很好的展示异步调用方式 Console.WriteLine("HandleFile enter"); int count = 0; // Read in the specified file. // ... Use async StreamReader method. using (StreamReader reader = new StreamReader(file)) { string v = await reader.ReadToEndAsync(); //string v = reader.ReadToEnd(); // ... Process the file data somehow. count += v.Length; // ... A slow-running computation. // Dummy code. for (int i = 0; i < 10000; i++) { int x = v.GetHashCode(); if (x == 0) { count--; } } } Console.WriteLine("HandleFile exit"); return count; }
上面是task的基本运用,看看注释了解一些注意事项。下面是对ContinueWith,即连续任务的一个运用,如下:
static void Main() { // Call async method 10 times. for (int i = 0; i < 10; i++) { Run2Methods(i); } // The calls are all asynchronous, so they can end at any time. Console.ReadLine(); } static async void Run2Methods(int count) { // Run a Task that calls a method, then calls another method with ContinueWith. int result = await Task.Run(() => GetSum(count)) .ContinueWith(task => MultiplyNegative1(task)); Console.WriteLine("Run2Methods result: " + result); } static int GetSum(int count) { // This method is called first, and returns an int. int sum = 0; for (int z = 0; z < count; z++) { sum += (int)Math.Pow(z, 2); } return sum; } static int MultiplyNegative1(Task<int> task) { // This method is called second, and returns a negative int. return task.Result * -1; }
下面是如果想取消任务时CancellationTokenSource类的运用:
static void Main(string[] args) { using (var cts = new CancellationTokenSource()) { Task task = new Task(() => { LongRunningTask(cts.Token); }); task.Start(); Console.WriteLine("Operation Performing..."); if (Console.ReadKey().Key == ConsoleKey.C) { Console.WriteLine("Cancelling.."); cts.Cancel(); } Console.Read(); } } private static void LongRunningTask(CancellationToken token) { for (int i = 0; i < 10000000; i++) { if (token.IsCancellationRequested) { break; } else { Console.WriteLine(i); } } }
以上是Task的基本运用。
3.总结
以上是利用Task、async、await实现异步的方法,示例三展示的是task实现任务的取消,这里不是一个异步方法,只是一个单纯的任务取消(可理解为多线程的取消)。Task本质是类似于threadPool的一个线程池,只需把要做的事丢进去,底层线程怎么分配怎么运行,编码时完全不用关心。如果是用thread类,就需要自己去控制线程的启停销毁等,控制不好就会“翻车”,而且这种“翻车”会导致出现莫名其妙的结果,甚至程序锁死,因此在实际编码中尽量使用task类。