async & await 的前世今生

Posted 2020-08-07 JustYong

一、创建线程

    class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            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

            Console.Read();
        }

        public static void Go()
        {
            Console.WriteLine("我是另一个线程");
        }
    }

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来讲，StartNew和Run的同时，既会创建新的线程，并且会立即启动它。

二、线程池

线程的创建是比较占用资源的一件事情，.NET为我们提供了线程池来帮助我们创建和管理线程。Task是默认会直接使用线程池的，但是Thread不会。如果我们不使用Task，又想用线程池的话，可以使用ThreadPool类。

namespace 异步
{
    class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("我是主线程：Thread Id {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

            ThreadPool.QueueUserWorkItem(Go);

            Console.Read();
        }

        public static void Go(object data)
        {
            Console.WriteLine("我是另一个线程：Thread Id {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        }
    }
}

三、传入参数

    class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            //没有匿名委托之前，我们只能这样传入一个object的参数
            new Thread(Go).Start();

            //有了匿名委托之后...
            new Thread(delegate()
            {
                GoGoGo("arg1", "arg2", "arg3");
            }).Start();

            //当然，还可以使用Lambda
            new Thread(() => GoGoGo("arg1", "arg2", "arg3")).Start();


            //Task能这么灵活，也是因为有了Lambda.
            Task.Run(() => GoGoGo("", "", ""));

            Console.Read();
        }

        public static void Go(object name)
        {

        }

        public static void GoGoGo(string arg1, string arg2, string arg3)
        {

        }
    }

 

四、返回值 

Thread是不能返回值的，但是作为更高级的Task当然要弥补这个功能了。

    class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            var dayName = Task.Run<string>(() => GetDayOfThisWeek());

            Console.WriteLine("今天是：{0}", dayName.Result);

            Console.Read();
        }

        private static string GetDayOfThisWeek()
        {
            return "Sunday";
        }
    }

 

五、数据共享

    class Program
    {
        private static bool _isDone = false;

        private static void Main(string[] args)
        {
            new Thread(Done).Start();

            new Thread(Done).Start();

            Console.Read();
        }

        private static void Done()
        {
            if (!_isDone)
            {
                //第二个线程来的时候，就不会再执行了。
                _isDone = true;

                Console.WriteLine("Done");
            }
        }
    }

线程之间可以通过static变量来共享数据。

 

六、线程安全

我们把上面的代码小小的调整一下，就知道什么是线程安全了。

class Program
    {
        private static bool _isDone = false;

        private static void Main(string[] args)
        {
            new Thread(Done).Start();

            new Thread(Done).Start();

            Console.Read();
        }

        private static void Done()
        {
            if (!_isDone)
            {

                Console.WriteLine("Done");

                _isDone = true;

            }
        }
    }

 

不一定会执行两次，但是如果你运气好的话，就会中奖了。因为第一个线程还没来得及把_isDone设置为true，第二个线程就进来了。而这不是我们想要的结果，在多个线程下，结果不是我们的预期结果，这就是线程不安全。

 

七、锁

要解决上面遇到的问题，我们就要用到锁。锁有很多种，我们这里就简单演示一下独占锁。

 class Program
    {
        private static object _lock = new object();

        private static bool _isDone = false;

        private static void Main(string[] args)
        {
            new Thread(Done).Start();

            new Thread(Done).Start();

            Console.Read();
        }

        private static void Done()
        {
            lock (_lock)
            {
                if (!_isDone)
                {

                    Console.WriteLine("Done");

                    _isDone = true;

                }
            }
        }
    }

再我们加上锁之后，被锁住的代码在同一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。

 

 八、信号量

它可以控制对某一段代码或者对某个资源访问的线程的数量，超过这个数量之后，其它的线程就得等待，只有等现在占用的线程释放了之后，下面的线程才能访问。这个跟锁和相似的功能，只不过不是独占的，它允许一定数量的线程同时访问。

 class Program
    {
        private static SemaphoreSlim _semaphore = new SemaphoreSlim(3);

        private static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 1; i <= 5; i++)
            {
                new Thread(Enter).Start(i);
            }

            Console.Read();
        }

        private static void Enter(object id)
        {
            Console.WriteLine(id + "开始排队...");

            _semaphore.Wait();

            Console.WriteLine(id + "开始执行...");

            Thread.Sleep(1000 * (int)id);

            Console.WriteLine(id + "执行完毕，离开！");

            _semaphore.Release();
        }
    }

在最开始的时候，前3个排队之后就立即进行执行，但是4和5，只有等到有线程退出之后才开始执行。

 

九、异常处理

其他线程的异常，主线程可以捕获到么？

  class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            try
            {
                new Thread(Go).Start();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                //其他线程里面的异常，我们这里面是捕获不到的。
                Console.WriteLine("exception");
            }

            Console.ReadKey();
        }

        private static void Go()
        {
            throw new Exception();
        }
    }

 class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            try
            {
                var task = Task.Run(() => Go());

                //在调用了这句话之后，主线程才能捕获task里面的异常。
                task.Wait();

                //对于有返回值的Task,我们接收了它的返回值就不需要在调用wait方法了
                //GetName里面的异常我们也可以捕获到。
                var task2 = Task.Run(() => GetName());

                var name = task2.Result;
            }
            catch (Exception ex)
            {
                //其他线程里面的异常，我们这里面是捕获不到的。
                Console.WriteLine("exception");
            }

            Console.ReadKey();
        }

        private static void Go()
        {
            throw new Exception();
        }

        private static string GetName()
        {
            throw new Exception();
        }
    }

 

 十、async/await

1.初识asnyc/await

        static void Main(string[] args)
        {
            Test();

            Console.WriteLine("Main");

            Console.ReadLine();
        }

        static async void Test()
        {
            Task<string> task = Task.Run(() =>
            {
                Thread.Sleep(5000);

                return "Hello World";
            });

            string str = await task;

            Console.WriteLine(str);
        }

2.只有async方法在调用前才能加await么

答案很明显：await并不是针对async的方法，而是针对async方法返回给我们的task，这也是为什么所有的async方法都必须返回给我们Task。所以我们同样可以在Task前面也加上await关键字，这样做实际上是告诉编译器我需要等这个Task的返回值或者等这个Task执行完毕之后才能继续往下走。

3.不用await关键字，如何确认Task执行完毕了

 class Program
    {

        static void Main(string[] args)
        {
            var task = Task.Run(() => GetName());

            task.GetAwaiter().OnCompleted(() =>
            {
                var name = task.Result;

                Console.WriteLine("My name is {0}", name);
            });

            Console.WriteLine("主线程执行完毕");

            Console.ReadLine();
        }

        private static string GetName()
        {
            Console.WriteLine("另外一个线程在获取名字");

            Thread.Sleep(3000);

            return "Jesse";
        }
    }

3.Task.GetAwaiter和await Task的区别

• 加上await关键字，方法后面的代码会全部挂起，直到Task执行完毕有返回值的时候才会继续向下执行。
• GetAwaiter方法会返回一个awaitable的对象，我们只是传递了一个委托进去，等task完成了就会执行这个委托，下面的代码会立即执行。

4.await实质是在调用awaitable对象的GetResult方法