C#基础之多线程与异步

 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。