异步和多线程,委托异步调用,Thread,ThreadPool,Task,Parallel,CancellationTokenSource

Posted 2020-09-28 Anker_张

1 进程-线程-多线程，同步和异步
2 异步使用和回调
3 异步参数
4 异步等待
5 异步返回值

5 多线程的特点：不卡主线程、速度快、无序性
7 thread：线程等待，回调，前台线程/后台线程，
8 threadpool：线程池使用，设置线程池，ManualResetEvent
9 Task初步接触

10 task：waitall waitany continueWhenAny continueWhenAll 

11并行运算Parallel

12 异常处理、线程取消、多线程的临时变量和lock
13 Await/Async

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Anker_张（博客园）http://www.cnblogs.com/AnkerZhang/ 

//简单同步委托、方法调用 val是返回值
            Func<int, string> func1 = i =>
            {
                string result = i + "变返回值";
                return result;
            };
            string val= func1.Invoke(100);
 //委托、方法异步调用
            func1.BeginInvoke(100, null, null);//开启新的进程去执行方法

            IAsyncResult asyncResult = null;//表示异步操作的状态。
            AsyncCallback callback = t => //回调函数方法处理
            {
                Console.WriteLine(t.Equals(asyncResult));//运行起来是true
                Console.WriteLine(t.AsyncState);//t.AsyncState回调函数所需要传的参数
                Console.WriteLine("这里是回调函数 {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);//表示线程ID
            };
            asyncResult = func1.BeginInvoke(100, callback, "我是回调函数参数");//参数1：委托所需int参数，2：穿入回调函数，3：回调函数参数，返回值是回调函数
            bool b = asyncResult.IsCompleted;//指示异步操作是否已完成。 返回结果: 如果操作完成则为 true，否则为 false。
            asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();//一直等待
            asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne(-1);//一直等待
            asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne(1000);//等待1000毫秒，超时就不等待了
            func1.EndInvoke(asyncResult);//会一直等待回调函数执行完成

委托的异步调用
 异步多线程的三大特点：
1 同步方法卡界面，原因是主线程被占用；异步方法不卡界面，原因是计算交给了别的线程，主线程空闲
2 同步方法慢，原因是只有一个线程计算；异步方法快，原因是多个线程同时计算，但是更消耗资源，不宜太多
3 异步多线程是无序的，启动顺序不确定、执行时间不确定、结束时间不确定

　　　　 /// <summary>
        /// 执行动作:耗时而已
        /// </summary>
        private static void TestThread(string threadName)
        {
            Console.WriteLine("TestThread Start  Name={2}当前线程的id:{0}，当前时间为{1},", System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff"), threadName);
            long sum = 0;
            for (int i = 1; i < 999999999; i++)
            {
                sum += i;
            }
            Console.WriteLine("TestThread End  Name={2}当前线程的id:{0}，当前时间为{1},计算结果{3}", System.Threading.Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff"), threadName, sum);
        }

//多线程
            Stopwatch watch = new Stopwatch();//用于计时器
            watch.Start();//开始计时
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("***********************btnThread_Click Start 主线程id {0}**********************************", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            List<Thread> threadList = new List<Thread>();
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                string name = string.Format("btnThread_Click_{0}", i);
                ThreadStart method = () => TestThread(name);
                Thread thread = new Thread(method);//1 默认前台线程：程序退出后，计算任务会继续
                thread.IsBackground = true;//2 后台线程：程序退出，计算立即结束
                thread.Start();//启动线程
                threadList.Add(thread);//添加在集合
            }

            foreach (Thread thread in threadList)
            {
                thread.Join();///等待每个线程执行完毕
            }
            watch.Stop();//结束计算时间
            Console.WriteLine("**********************btnThread_Click   End 主线程id {0} {1}************************************", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, watch.ElapsedMilliseconds);
            Console.WriteLine();

线程池（ThreadPool）

可设置线程池线程数量，把线程留在程序中

每次可循环使用，不用再去和操作系统申请线程

//线程池
            ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                string name = string.Format("ThreadPool{0}", i);
                WaitCallback method = t => {
                    Console.WriteLine("我是异步调用方法参数：{0}", t.ToString());
                    mre.Set(); //打开 mre.Reset();//关闭
                };
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(method, name);
            }
            Console.WriteLine("我们来干点别的。。。。");
            Console.WriteLine("我们来干点别的。。。。");
            Console.WriteLine("我们来干点别的。。。。");
            Console.WriteLine("我们来干点别的。。。。");
            mre.WaitOne();//判断线程是否全部执行完成
            ThreadPool.SetMaxThreads(8, 8);//设置最大线程池数量和IO线程池运行数量
            ThreadPool.SetMinThreads(8, 8);
            int workerThreads;
            int ioThreads;
            ThreadPool.GetMaxThreads(out workerThreads, out ioThreads);//获取当前线程状况

Task

CRL4.0

引用 Task是基于线程池开发，效率提升

//Task CRL4.0引用 Task是基于线程池开发，效率提升
            {
                TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();//创建Task工厂
                for (int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    string name = string.Format("Async_{0}", i);
                    Action act = () => TestThread(name);//这个方法执行动作:耗时而已
                    Task task = taskFactory.StartNew(act);//这里也可以 Task task =new Task(act);
                    task.Start();//启动Task
                }
            }
            //Task一下方法比较效率高推荐使用
            {
                TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();//创建Task工厂
                List<Task> taskList = new List<Task>();//创建Task集合
                Action<object> act = o => Console.WriteLine(o.ToString());
                Task task = taskFactory.StartNew(act, "参数1");//创建一个新的委托Task方法
                taskList.Add(task);
                taskList.Add( taskFactory.StartNew(s => Console.WriteLine(s.ToString()), "参数2"));
                Task any = taskFactory.ContinueWhenAny(taskList.ToArray(), t =>//taskList中任意任务线程执行完毕，就执行该方法（异步执行）
                {
                    //t.AsyncState
                    Console.WriteLine("这里是ContinueWhenAny {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);//打印线程ID
                });
                Task all = taskFactory.ContinueWhenAll(taskList.ToArray(), tList =>//taskList中全部任务线程执行完毕，就执行该方法（异步执行）
                {
                    Console.WriteLine("这里是ContinueWhenAll {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                });
                Task.WaitAny(taskList.ToArray());//执行的线程等待某一个task的完成
                Task.WaitAll(taskList.ToArray());//执行的线程等待全部的task的完成
            }

Parallel 并行计算
Parallel是基于Task开发，并行计算与Task.WaitAll执行等待结果不同的是：Task.WaitAll在执行时主线程在锁死等在子线程执行完成
Parallel是主线程也同样随机分配一个子线程去执行任务，Parallel比Task少开启一个线程

//Parallel 并行计算 
            Parallel.Invoke(() => TestThread("btnParallel_Click_0")//这个方法执行动作:耗时而已
                          , () => TestThread("btnParallel_Click_1")//这个方法执行动作:耗时而已
                          , () => TestThread("btnParallel_Click_2")//这个方法执行动作:耗时而已
                          , () => TestThread("btnParallel_Click_3")//这个方法执行动作:耗时而已
                          , () => TestThread("btnParallel_Click_4"));//这个方法执行动作:耗时而已
            //等于使用4个task，然后主线程同步invoke一个委托  然后主线程waitall
            Parallel.For(6, 10, t =>
            {
                string name = string.Format("For btnParallel_Click_{0}", t);
                TestThread(name);//这个方法执行动作:耗时而已
            });
            ParallelOptions parallelOptions = new ParallelOptions()
            {
                MaxDegreeOfParallelism = 5//实例所允许的最大并行度。
            };
            Parallel.For(6, 15, parallelOptions, (t, state) =>
            {
                string name = string.Format("btnParallel_Click_{0}", t);
                TestThread(name);
                state.Break();//退出单次循环
                state.Stop();//退出全部的循环
                return;
            });

异常处理、线程取消、多线程的临时变量和线程安全lock

//异常处理、线程取消、多线程的临时变量和线程安全lock
　　　　　　　　　 CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();//线程取消专用实例
                TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
                List<Task> taskList = new List<Task>();
                for (int i = 0; i < 20; i++)
                {
                    Action<object> act = t =>
                    {
                        try
                        {
                            if (t.ToString().Equals("10"))//模拟当i=10抛异常
                            {
                                throw new Exception(string.Format("{0} 执行失败", t));
                            }
                            if (!cts.IsCancellationRequested)//是否被取消
                            {
                                Console.WriteLine("{0} 执行成功", t);
                            }
                            else
                            {
                                Console.WriteLine("{0} 被取消", t);
                            }
                        }
                        catch (Exception ex)
                        {
                            cts.Cancel();// 传达取消请求。
                            Console.WriteLine("子线程异常 {0}", ex.Message);
                        }
                        
                    };
                    taskFactory.StartNew(act, i);
                    Task task = taskFactory.StartNew(act, i, cts.Token);//加上 cts.Token 如果被取消集合里面剩余的线程就不会启动了
                    taskList.Add(task);
                }
                
                Task.WaitAll(taskList.ToArray());
                ///多线程的临时变量和线程安全lock
                ///每次实例新对象防止变量访问冲突
                ///如果同时访问同一变量加上Lock
                ///private static object obj = new object();
                ///lock (obj)
                ///{
                ///     锁住啦
                ///}