C#教程之线程，线程池和Task

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C#教程之线程，线程池和Task

　新开了一个多线程编程系列，该系列主要讲解C#中的多线程编程。　利用多线程的目的有2个: 一是防止UI线程被耗时的程序占用，导致界面卡顿；二是能够利用多核CPU的资源，提高运行效率。

　　我没有进行很深入的讲解，是以实际使用为主。我的这个系列主要是《CLR via C#》的总结，该书的作者Jeffrey Richter是C#的顾问，他本人对windows见解极深。尤其是多线程部分，书中讲解的非常透彻，文中讲解不到或者你想要更深入的了解的同学，可以找来《CLR via C#》仔细研究。

当一个会执行很长时间的程序，如从服务端获取数据，当该程序执行过程中，客户端一直处于等待状态，等待该程序执行完成，然后再执行其他代码。若是UI程序，用户会感到界面卡顿，影响使用体验。我们希望这样卡顿的程序能够“偷偷”在后台跑，不要影响到界面。解决这个问题就要使用多线程，其中一部分线程负责响应界面操作，另一部分线程负责后台计算。代码如下：　

public void GetData()
{   
    var thread = new Thread(() => LoadDataFromServer());
    thread.start();
}
public void LoadDataFromServer(){
　　//模拟数据读取
　　Thread.Sleep(2000);
　　Console.WriteLine("读取完成。");
}

　　thread就是你创建的线程，然后调用Start()方法，该线程就会开始执行，LoadDataFromServer()是你想要执行的方法，这里是从服务读取数据，Windows会负责调度这个线程，决定这个线程什么时候开始执行。这样就可以做到新线程负责读取数据，主线程不等待，继续执行，界面不卡顿。这样做很好，因为做到了异步，界面很流畅，但是这不是最优解。当程序执行很长时间，每一次从服务端读取数据，为了不造成界面卡顿，就要新创建个线程。当数据加载完成后，新线程就没用了。创建一个线程开销很大（具体开销就不介绍了，感兴趣的可以上网查相关资料，《Clr via C#》中有很详细的介绍），如果每一次被创建的线程在运行结束后，不被释放，而是存起来，留下一次使用，这样是不是就可以节省资源？线程池就是干这个的，例子如下：

//一些操作
ThreadPool.QueueUserWorkItem(()=>LoadDataFromServer());
//其他操作

可以看到，上段代码没有显式创建线程，而是把方法放到了ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法中，ThreadPool负责创建和管理线程。当程序刚开始时，ThreadPool第一次被调用，这时线程池里一个线程没有，线程池会创建一个新线程，当程序再次调用线程池时，若线程池忠还有空闲线程，则直接调用空闲线程执行程序；若程序调用线程池时，线程池中没有空闲线程且CPU处于“未饱和”状态，则线程池会创建新线程。实际上，当调用线程池时，相当于把要执行的方法“挂”在线程池的任务队列上，当CPU处于“未饱和”状态，线程池就会调用线程来执行线程池任务队列中的任务。

　　ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法有一个问题，那就是没有很便捷的方法获得方法的返回值，不知道LoadDataFromServer()方法何时执行完成。为了解决这个问题，C#引入了Task，和泛型Task<T>。代码如下

var data = Task.Run(() => LoadDataFromServer()).Result;

　　先讲解一下，Task.Run()是对ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法的封装，该方法会返回Task，然后可以通过调用task.Result来获得LoadDataFromServer()的返回值。实际上这段代码并不会异步执行，原因是data所在的线程会等待LoadDataFromServer()的返回值，不然data会没有值，程序无法执行，所以此时线程被阻塞，知道任务完成，该线程才会继续执行。为了解决这一问题，C#引入了async 和 await 两个关键字。代码如下：

public async void LoadData(){
    var data = await Task.Run(() => LoadDataFromServer());
　　Console.WriteLine(data);
}
public string LoadDataFromServer(){
　　//模拟到服务器读取数据
　　Thread.Sleep(2000);
　　return "Data";
}

　　C#规定只能在标有async的方法中使用await 关键字，该关键字会将await后面的代码编译成状态机，在LoadDataFromServer()方法执行结束后，程序会重新进入LoadData()方法，并从await处继续执行，该关键字不会阻塞线程（编译器如何将await的异步方法编译成状态机，《CLR via C#》28.4节有详细讲解）。

　　以上就是多线程编程的第一部分--Thread, ThreadPool和Task的讲解，下一节会继续讲解Task的其他特性与方法。

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