详解C#中 Thread，Task，Async/Await，IAsyncResult的那些事儿

说起异步，thread，task，async/await，iasyncresult 这些东西肯定是绕不开的，今天就来依次聊聊他们

1.线程（thread）

多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行；对于比较耗时的操作(例如io，数据库操作)，或者等待响应(如wcf通信)的操作，可以单独开启后台线程来执行，这样主线程就不会阻塞，可以继续往下执行；等到后台线程执行完毕，再通知主线程，然后做出对应操作！

在c#中开启新线程比较简单

static void main(string[] args)
{
 console.writeline("主线程开始");
 //isbackground=true，将其设置为后台线程
 thread t = new thread(run) { isbackground = true };
 t.start();
　　 console.writeline("主线程在做其他的事！");
 //主线程结束，后台线程会自动结束，不管有没有执行完成
 //thread.sleep(300);
 thread.sleep(1500);
 console.writeline("主线程结束");
}
static void run()
{
 thread.sleep(700);
 console.writeline("这是后台线程调用");
}

执行结果如下图，

可以看到在启动后台线程之后，主线程继续往下执行了，并没有等到后台线程执行完之后。

1.1 线程池

试想一下，如果有大量的任务需要处理，例如网站后台对于http请求的处理，那是不是要对每一个请求创建一个后台线程呢？显然不合适，这会占用大量内存，而且频繁地创建的过程也会严重影响速度，那怎么办呢？线程池就是为了解决这一问题，把创建的线程存起来，形成一个线程池(里面有多个线程)，当要处理任务时，若线程池中有空闲线程(前一个任务执行完成后，线程不会被回收，会被设置为空闲状态)，则直接调用线程池中的线程执行(例asp.net处理机制中的application对象)，

使用事例：

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
 threadpool.queueuserworkitem(m =>
 {
  console.writeline(thread.currentthread.managedthreadid.tostring());
 });
}
console.read();

运行结果：

可以看到，虽然执行了10次，但并没有创建10个线程。

 1.2 信号量(semaphore)

 semaphore负责协调线程，可以限制对某一资源访问的线程数量

 这里对semaphoreslim类的用法做一个简单的事例：

 static semaphoreslim semlim = new semaphoreslim(3); //3表示最多只能有三个线程同时访问
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("线程" + thread.currentthread.managedthreadid.tostring() + "开始执行");
 thread.sleep(2000);
 console.writeline("线程" + thread.currentthread.managedthreadid.tostring() + "执行完毕");
 semlim.release();
}

执行结果如下：

可以看到，刚开始只有三个线程在执行，当一个线程执行完毕并释放之后，才会有新的线程来执行方法！

除了semaphoreslim类，还可以使用semaphore类，感觉更加灵活，感兴趣的话可以搜一下，这里就不做演示了！

2.task

task是.net4.0加入的，跟线程池threadpool的功能类似，用task开启新任务时，会从线程池中调用线程，而thread每次实例化都会创建一个新的线程。

console.writeline("主线程启动");
//task.run启动一个线程
//task启动的是后台线程，要在主线程中等待后台线程执行完毕，可以调用wait方法
//task task = task.factory.startnew(() => { thread.sleep(1500); console.writeline("task启动"); });
task task = task.run(() => { 
 thread.sleep(1500);
 console.writeline("task启动");
});
thread.sleep(300);
task.wait();
console.writeline("主线程结束");

执行结果如下：

开启新任务的方法：task.run()或者task.factory.startnew()，开启的是后台线程

要在主线程中等待后台线程执行完毕，可以使用wait方法(会以同步的方式来执行)。不用wait则会以异步的方式来执行。

比较一下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调用的thread id =" + thread.currentthread.managedthreadid);
}

执行结果：

可以看出来，直接用thread会开启5个线程，用task(用了线程池)开启了3个！

2.1 task<tresult>

task<tresult>就是有返回值的task，tresult就是返回值类型。

console.writeline("主线程开始");
//返回值类型为string
task<string> task = task<string>.run(() => {
 thread.sleep(2000); 
 return thread.currentthread.managedthreadid.tostring(); 
});
//会等到task执行完毕才会输出;
console.writeline(task.result);
console.writeline("主线程结束");

运行结果：

通过task.result可以取到返回值，若取值的时候，后台线程还没执行完，则会等待其执行完毕！

简单提一下：

task任务可以通过cancellationtokensource类来取消，感觉用得不多，用法比较简单，感兴趣的话可以搜一下！

3. async/await

async/await是c#5.0中推出的，先上用法：

static void main(string[] args)
{
 console.writeline("-------主线程启动-------");
 task<int> task = getstrlengthasync();
 console.writeline("主线程继续执行");
 console.writeline("task返回的值" + task.result);
 console.writeline("-------主线程结束-------");
}
static async task<int> getstrlengthasync()
{
 console.writeline("getstrlengthasync方法开始执行");
 //此处返回的<string>中的字符串类型，而不是task<string>
 string str = await getstring();
 console.writeline("getstrlengthasync方法执行结束");
 return str.length;
}
static task<string> getstring()
{
　　 //console.writeline("getstring方法开始执行")
 return task<string>.run(() =>
 {
  thread.sleep(2000);
  return "getstring的返回值";
 });
}

async用来修饰方法，表明这个方法是异步的，声明的方法的返回类型必须为：void，task或task<tresult>。

await必须用来修饰task或task<tresult>，而且只能出现在已经用async关键字修饰的异步方法中。通常情况下，async/await成对出现才有意义，

看看运行结果：

可以看出来，main函数调用getstrlengthasync方法后，在await之前，都是同步执行的，直到遇到await关键字，main函数才返回继续执行。

那么是否是在遇到await关键字的时候程序自动开启了一个后台线程去执行getstring方法呢？

现在把getstring方法中的那行注释加上，运行的结果是：

大家可以看到，在遇到await关键字后，没有继续执行getstrlengthasync方法后面的操作，也没有马上反回到main函数中，而是执行了getstring的第一行，以此可以判断await这里并没有开启新的线程去执行getstring方法，而是以同步的方式让getstring方法执行，等到执行到getstring方法中的task<string>.run()的时候才由task开启了后台线程！

那么await的作用是什么呢？

可以从字面上理解，上面提到task.wait可以让主线程等待后台线程执行完毕，await和wait类似，同样是等待，等待task<string>.run()开始的后台线程执行完毕，不同的是await不会阻塞主线程，只会让getstrlengthasync方法暂停执行。

那么await是怎么做到的呢？有没有开启新线程去等待？

只有两个线程(主线程和task开启的线程)！至于怎么做到的(我也不知道......>_<)，大家有兴趣的话研究下吧！

4.iasyncresult

iasyncresult自.net1.1起就有了，包含可异步操作的方法的类需要实现它，task类就实现了该接口

在不借助于task的情况下怎么实现异步呢？

class program
{
 static void main(string[] args)
 {
  console.writeline("主程序开始--------------------");
  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("主线程线程 {0} 正在运行.",thread.currentthread.managedthreadid)
  //会阻塞线程，直到后台线程执行完毕之后，才会往下执行
  result.asyncwaithandle.waitone();
  console.writeline("主程序在做一些事情！！！");
  //获取异步执行的结果
  string returnvalue = caller.endinvoke(out threadid, result);
  //释放资源
  result.asyncwaithandle.close();
  console.writeline("主程序结束--------------------");
  console.read();
 }
}
public class asyncdemo
{
 //供后台线程执行的方法
 public string testmethod(int callduration, out int threadid)
 {
  console.writeline("测试方法开始执行.");
  thread.sleep(callduration);
  threadid = thread.currentthread.managedthreadid;
  return string.format("测试方法执行的时间 {0}.", callduration.tostring());
 }
}
public delegate string asyncmethodcaller(int callduration, out int threadid);

关键步骤就是红色字体的部分，运行结果：

和task的用法差异不是很大！result.asyncwaithandle.waitone()就类似task的wait。

5.parallel

最后说一下在循环中开启多线程的简单方法：

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();
//会调用线程池中的线程
parallel.for(1, 11, i =>
{
 console.writeline(i + ",线程id:" + thread.currentthread.managedthreadid);
 thread.sleep(1000);
});
watch2.stop();
console.writeline(watch2.elapsed);

运行结果：

循环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);
});

执行action[]数组里面的方法：

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内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，同时也希望多多支持！