Threads(异步和多线程）
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Threads(异步和多线程）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
原文:Threads(异步和多线程）
Task是.NET Framework3.0出现的，线程是基于线程池的，然后提供丰富的api，Thread方法很多很强大，但是太过强大，没有限制。
DoSomethingLong方法如下：
/// <summary> /// 一个比较耗时耗资源的私有方法 /// </summary> /// <param name="name"></param> private void DoSomethingLong(string name) { Console.WriteLine($"****************DoSomethingLong Start {name} {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************"); long lResult = 0; for (int i = 0; i < 1_000_000_000; i++) { lResult += i; } Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine($"****************DoSomethingLong End {name} {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")} {lResult}***************"); }
Task的使用：
{ Task task = new Task(() => this.DoSomethingLong("btnTask_Click_1")); task.Start(); } { Task task = Task.Run(() => this.DoSomethingLong("btnTask_Click_2")); } { TaskFactory taskFactory = Task.Factory; Task task = taskFactory.StartNew(() => this.DoSomethingLong("btnTask_Click_3")); }
如果这样去调用：
ThreadPool.SetMaxThreads(8, 8); for (int i = 0; i < 100; i++) { int k = i; Task.Run(() => { Console.WriteLine($"This is {k} running ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"); Thread.Sleep(2000); }); }
如果去掉设置最大线程的代码：
for (int i = 0; i < 100; i++) { int k = i; Task.Run(() => { Console.WriteLine($"This is {k} running ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"); Thread.Sleep(2000); }); }
运行结果如下：
ThreadPool.SetMaxThreads(8, 8);
线程池是单例的，全局唯一的，设置后，同时并发的Task只有8个，而且是复用的，Task的线程是源于线程池的，全局的，请不要这样设置。
假如我想控制下Task的并发数量，改怎么做？
{ Stopwatch stopwatch = new Stopwatch(); stopwatch.Start(); Console.WriteLine("在Sleep之前"); Thread.Sleep(2000);//同步等待--当前线程等待2s 然后继续 Console.WriteLine("在Sleep之后"); stopwatch.Stop(); Console.WriteLine($"Sleep耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}"); } { Stopwatch stopwatch = new Stopwatch(); stopwatch.Start(); Console.WriteLine("在Delay之前"); Task task = Task.Delay(2000) .ContinueWith(t => { stopwatch.Stop(); Console.WriteLine($"Delay耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}"); Console.WriteLine($"This is ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"); });//异步等待--等待2s后启动新任务 Console.WriteLine("在Delay之后"); stopwatch.Stop(); Console.WriteLine($"Delay耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}"); }
运行结果如下：
如果将最后一个stopwatch注释掉：
{ Stopwatch stopwatch = new Stopwatch(); stopwatch.Start(); Console.WriteLine("在Sleep之前"); Thread.Sleep(2000);//同步等待--当前线程等待2s 然后继续 Console.WriteLine("在Sleep之后"); stopwatch.Stop(); Console.WriteLine($"Sleep耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}"); } { Stopwatch stopwatch = new Stopwatch(); stopwatch.Start(); Console.WriteLine("在Delay之前"); Task task = Task.Delay(2000) .ContinueWith(t => { stopwatch.Stop(); Console.WriteLine($"Delay耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}"); Console.WriteLine($"This is ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"); });//异步等待--等待2s后启动新任务 Console.WriteLine("在Delay之后"); //stopwatch.Stop(); //Console.WriteLine($"Delay耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}"); }
什么时候用多线程？
任务并发是时候
多线程能干嘛？
提升速度，优化用户体验。
比如，现在有一个场景，在公司开会，领导在分配任务，不能并发，因为只能有一个领导在讲话分配任务，当任务分配下去，开发们确实可以同时开始撸代码，这个是可以并发的。
TaskFactory taskFactory = new TaskFactory(); List<Task> taskList = new List<Task>(); taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle1", "Portal"))); taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle2", " DBA "))); taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle3", "Client"))); taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle4", "BackService"))); taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle5", "Wechat")));
现在要求，谁第一个完成，获得红包奖励（ContinueWhenAny）；所有完成后，一起庆祝下（ContinueWhenAll），将其放入一个List<Task>里面去
TaskFactory taskFactory = new TaskFactory(); List<Task> taskList = new List<Task>(); taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle1", "Portal"))); taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle2", " DBA "))); taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle3", "Client"))); taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle4", "BackService"))); taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle5", "Wechat"))); //谁第一个完成，获取一个红包奖励 taskFactory.ContinueWhenAny(taskList.ToArray(), t => Console.WriteLine($"XXX开发完成，获取个红包奖励{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}")); //项目完成后，一起庆祝一下 taskList.Add(taskFactory.ContinueWhenAll(taskList.ToArray(), rArray => Console.WriteLine($"开发都完成，一起庆祝一下{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}")));
ContinueWhenAny ContinueWhenAll 非阻塞式的回调；而且使用的线程可能是新线程，也可能是刚完成任务的线程，唯一不可能是主线程
//阻塞当前线程，等着任意一个任务完成 Task.WaitAny(taskList.ToArray());//也可以限时等待 Console.WriteLine("准备环境开始部署"); //需要能够等待全部线程完成任务再继续 阻塞当前线程，等着全部任务完成 Task.WaitAll(taskList.ToArray()); Console.WriteLine("5个模块全部完成后，集中点评");
Task.WaitAny WaitAll都是阻塞当前线程，等任务完成后执行操作，阻塞卡界面，是为了并发以及顺序控制，网站首页：A数据库 B接口 C分布式服务 D搜索引擎，适合多线程并发，都完成后才能返回给用户，需要等待WaitAll，列表页：核心数据可能来自数据库/接口服务/分布式搜索引擎/缓存，多线程并发请求，哪个先完成就用哪个结果，其他的就不管了。
假如说我想控制下Task的并发数量，该怎么做？ 20个
List<Task> taskList = new List<Task>(); for (int i = 0; i < 10000; i++) { int k = i; if (taskList.Count(t => t.Status != TaskStatus.RanToCompletion) >= 20) { Task.WaitAny(taskList.ToArray()); taskList = taskList.Where(t => t.Status != TaskStatus.RanToCompletion).ToList(); } taskList.Add(Task.Run(() => { Console.WriteLine($"This is {k} running ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"); Thread.Sleep(2000); })); }
Parallel并发执行多个Action线程，主线程会参与计算---阻塞界面。等于TaskWaitAll+主线程计算
Parallel.Invoke(() => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_1"), () => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_2"), () => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_3"), () => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_4"), () => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_5"));
Parallel.For(0, 5, i => this.DoSomethingLong($"btnParallel_Click_{i}"));
Parallel.ForEach(new int[] { 0, 1, 2, 3, 4 }, i => this.DoSomethingLong($"btnParallel_Click_{i}")); ParallelOptions options = new ParallelOptions(); options.MaxDegreeOfParallelism = 3; Parallel.For(0, 10, options, i => this.DoSomethingLong($"btnParallel_Click_{i}"));
有没有办法不阻塞？
Task.Run(() => { ParallelOptions options = new ParallelOptions(); options.MaxDegreeOfParallelism = 3; Parallel.For(0, 10, options, i => this.DoSomethingLong($"btnParallel_Click_{i}")); });
几乎90%以上的多线程场景，以及顺序控制，以上的Task的方法就可以完成，如果你的多线程场景太复杂搞不定，那么请梳理一下你的流程，简化一下。建议最好不要线程嵌套线程，两三次勉强能懂，三层就hold不住了，更多的只能求神。
多线程异常：
try { List<Task> taskList = new List<Task>(); for (int i = 0; i < 100; i++) { string name = $"btnThreadCore_Click_{i}"; taskList.Add(Task.Run(() => { if (name.Equals("btnThreadCore_Click_11")) { throw new Exception("btnThreadCore_Click_11异常"); } else if (name.Equals("btnThreadCore_Click_12")) { throw new Exception("btnThreadCore_Click_12异常"); } else if (name.Equals("btnThreadCore_Click_38")) { throw new Exception("btnThreadCore_Click_38异常"); } Console.WriteLine($"This is {name}成功 ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"); })); } //多线程里面抛出的异常，会终结当前线程；但是不会影响别的线程； //那线程异常哪里去了？ 被吞了， //假如我想获取异常信息，还需要通知别的线程 Task.WaitAll(taskList.ToArray());//1 可以捕获到线程的异常 } catch (AggregateException aex)//2 需要try-catch-AggregateException { foreach (var exception in aex.InnerExceptions) { Console.WriteLine(exception.Message); } } catch (Exception ex)//可以多catch 先具体再全部 { Console.WriteLine(ex); } //线程异常后经常是需要通知别的线程，而不是等到WaitAll，问题就是要线程取消 //工作中常规建议：多线程的委托里面不允许异常，包一层try-catch,然后记录下来异常信息，完成需要的操作
线程取消：
//多线程并发任务，某个失败后，希望通知别的线程，都停下来，how？ //Thread.Abort--终止线程；向当前线程抛一个异常然后终结任务；线程属于OS资源，可能不会立即停下来 //Task不能外部终止任务，只能自己终止自己(上帝才能打败自己) //cts有个bool属性IsCancellationRequested 初始化是false //调用Cancel方法后变成true(不能再变回去),可以重复cancel try { CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource(); List<Task> taskList = new List<Task>(); for (int i = 0; i < 50; i++) { string name = $"btnThreadCore_Click_{i}"; taskList.Add(Task.Run(() => { try { if (!cts.IsCancellationRequested) Console.WriteLine($"This is {name} 开始 ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"); Thread.Sleep(new Random().Next(50, 100)); if (name.Equals("btnThreadCore_Click_11")) { throw new Exception("btnThreadCore_Click_11异常"); } else if (name.Equals("btnThreadCore_Click_12")) { throw new Exception("btnThreadCore_Click_12异常"); } else if (name.Equals("btnThreadCore_Click_13")) { cts.Cancel(); } if (!cts.IsCancellationRequested) { Console.WriteLine($"This is {name}成功结束 ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"); } else { Console.WriteLine($"This is {name}中途停止 ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"); return; } } catch (Exception ex) { Console.WriteLine(ex.Message); cts.Cancel(); } }, cts.Token)); } //1 准备cts 2 try-catch-cancel 3 Action要随时判断IsCancellationRequested //尽快停止，肯定有延迟，在判断环节才会结束 Task.WaitAll(taskList.ToArray()); //如果线程还没启动，能不能就别启动了？ //1 启动线程传递Token 2 异常抓取 //在Cancel时还没有启动的任务，就不启动了；也是抛异常，cts.Token.ThrowIfCancellationRequested } catch (AggregateException aex) { foreach (var exception in aex.InnerExceptions) { Console.WriteLine(exception.Message); } } catch (Exception ex) { Console.WriteLine(ex.Message); }
临时变量：
for (int i = 0; i < 5; i++) { Task.Run(() => { Console.WriteLine($"This is btnThreadCore_Click_{i} ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"); }); }
为什么运行结果后，都是5呢？
临时变量问题，线程是非阻塞的，延迟启动的；线程执行的时候，i已经是5了
那么该如何解决呢？
每次都声明一个变量k去接收，k是闭包里面的变量，每次循环都有一个独立的k，5个k变量 1个i变量
for (int i = 0; i < 5; i++) { int k = i; Task.Run(() => { Console.WriteLine($"This is btnThreadCore_Click_{i}_{k} ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"); }); }
这样再运行，结果就正常了。
线程安全&lock：
线程安全：如果你的代码在进程中有多个线程同时运行这一段，如果每次运行的结果都跟单线程运行时的结果一致，那么就是线程安全的
线程安全问题一般都是有全局变量/共享变量/静态变量/硬盘文件/数据库的值，只要多线程都能访问和修改
发生是因为多个线程相同操作，出现了覆盖，怎么解决？
1 Lock解决多线程冲突
Lock是语法糖，Monitor.Enter,占据一个引用，别的线程就只能等着
推荐锁是private static readonly object，
A不能是Null，可以编译不能运行;
B 不推荐lock(this),外面如果也要用实例，就冲突了
//Test test = new Test(); //Task.Delay(1000).ContinueWith(t => //{ // lock (test) // { // Console.WriteLine("*********Start**********"); // Thread.Sleep(5000); // Console.WriteLine("*********End**********"); // } //}); //test.DoTest(); //C 不应该是string； string在内存分配上是重用的，会冲突 //D Lock里面的代码不要太多，这里是单线程的 Test test = new Test(); string student = "水煮鱼"; Task.Delay(1000).ContinueWith(t => { lock (student) { Console.WriteLine("*********Start**********"); Thread.Sleep(5000); Console.WriteLine("*********End**********"); } }); test.DoTestString(); //2 线程安全集合 //System.Collections.Concurrent.ConcurrentQueue<int> //3 数据分拆，避免多线程操作同一个数据；又安全又高效 for (int i = 0; i < 10000; i++) { this.iNumSync++; } for (int i = 0; i < 10000; i++) { Task.Run(() => { lock (Form_Lock)//任意时刻只有一个线程能进入方法块儿，这不就变成了单线程 { this.iNumAsync++; } }); } for (int i = 0; i < 10000; i++) { int k = i; Task.Run(() => this.iListAsync.Add(k)); } Thread.Sleep(5 * 1000); Console.WriteLine($"iNumSync={this.iNumSync} iNumAsync={this.iNumAsync} listNum={this.iListAsync.Count}"); //iNumSync 和 iNumAsync分别是多少 9981/9988 1到10000以内
以上是关于Threads(异步和多线程）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章