本文将会对Thread 到 Task 再到 .NET 4.5的 async和 await,这三种方式下的并行编程作一个概括性的介绍包括:开启线程,线程结果返回,线程中止,线程中的异常处理等。
async 和 await 出现在C# 5.0之后,给并行编程带来了不少的方便,特别是当在MVC中的Action也变成async之后,有点开始什么都是async的味道了。但是这也给们编程埋下了一些隐患,有时候可能会产生一些们自己都不知道怎么产生的Bug,特别是如果连线程基础没有理解的情况下,更不知道如何去处理了。那今天们就来好好看看这两兄弟和他们的叔叔(Task)爷爷(Thread)们到底有什么区别和特点,本文将会对Thread 到 Task 再到 .NET 4.5的 async和 await,这三种方式下的并行编程作一个概括性的介绍包括:开启线程,线程结果返回,线程中止,线程中的异常处理等。
创建
static void Main(){ new Thread(Go).Start(); // .NET 1.0开始就有的 Task.Factory.StartNew(Go); // .NET 4.0 引入了 TPL Task.Run(new Action(Go)); // .NET 4.5 新增了一个Run的方法 } public static void Go(){ Console.WriteLine( 是另一个线程 ); }
这里面需要注意的是,创建Thread的实例之后,需要手动调用它的Start方法将其启动。但是对于Task来说,StartNew和Run的同时,既会创建新的线程,并且会立即启动它。
线程池
线程的创建是比较占用资源的一件事情,.NET 为们提供了线程池来帮助们创建和管理线程。Task是默认会直接使用线程池,但是Thread不会。如果们不使用Task,又想用线程池的话,可以使用ThreadPool类。
static void Main() { Console.WriteLine( 是主线程:Thread Id {0} , Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); ThreadPool.QueueUserWorkItem(Go); Console.ReadLine(); } public static void Go(object data) { Console.WriteLine( 是另一个线程:Thread Id {0} ,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); }
传入参数
static void Main() { new Thread(Go).Start( arg1 ); // 没有匿名委托之前,们只能这样传入一个object的参数 new Thread(delegate(){ // 有了匿名委托之后... GoGoGo( arg1 , arg2 , arg3 ); }); new Thread(() = { // 当然,还有 Lambada GoGoGo( arg1 , arg2 , arg3 ); }).Start(); Task.Run(() = { // Task能这么灵活,也是因为有了Lambda呀。 GoGoGo( arg1 , arg2 , arg3 ); }); } public static void Go(object name){ // TODO } public static void GoGoGo(string arg1, string arg2, string arg3){ // TODO }
返回值
Thead是不能返回值的,但是作为更高级的Task当然要弥补一下这个功能。
static void Main() { // GetDayOfThisWeek 运行在另外一个线程中 var dayName = Task.Run string (() = { return GetDayOfThisWeek(); }); Console.WriteLine( 今天是:{0} ,dayName.Result); }
共享数据
上面说了参数和返回值,们来看一下线程之间共享数据的问题。
private static bool _isDone = false; static void Main(){ new Thread(Done).Start(); new Thread(Done).Start(); } static void Done(){ if (!_isDone) { _isDone = true; // 第二个线程来的时候,就不会再执行了(也不是绝对的,取决于计算机的CPU数量以及当时的运行情况) Console.WriteLine( Done ); } }
线程之间可以通过static变量来共享数据。
线程安全
们先把上面的代码小小的调整一下,就知道什么是线程安全了。们把Done方法中的两句话对换了一下位置 。
private static bool _isDone = false; static void Main(){ new Thread(Done).Start(); new Thread(Done).Start(); Console.ReadLine(); } static void Done(){ if (!_isDone) { Console.WriteLine( Done ); // 猜猜这里面会被执行几次? _isDone = true; } }
上面这种情况不会一直发生,但是如果你运气好的话,就会中奖了。因为第一个线程还没有来得及把_isDone设置成true,第二个线程就进来了,而这不是们想要的结果,在多个线程下,结果不是们的预期结果,这就是线程不安全。
锁
要解决上面遇到的问题,们就要用到锁。锁的类型有独占锁,互斥锁,以及读写锁等,们这里就简单演示一下独占锁。
private static bool _isDone = false; private static object _lock = new object(); static void Main(){ new Thread(Done).Start(); new Thread(Done).Start(); Console.ReadLine(); } static void Done(){ lock (_lock){ if (!_isDone){ Console.WriteLine( Done ); // 猜猜这里面会被执行几次? _isDone = true; } } }
再们加上锁之后,被锁住的代码在同一个时间内只允许一个线程访问,其它的线程会被阻塞,只有等到这个锁被释放之后其它的线程才能执行被锁住的代码。