关于网站建设培训,三合一网站制作价格,软文编辑器,西安网站建设设计async 和 await 出现在C# 5.0之后#xff0c;给并行编程带来了不少的方便#xff0c;特别是当在MVC中的Action也变成async之后#xff0c;有点开始什么都是async的味道了。但是这也给我们编程埋下了一些隐患#xff0c;有时候可能会产生一些我们自己都不知道怎么产生的Bug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。但是这也给我们编程埋下了一些隐患有时候可能会产生一些我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。那今天我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。 内容索引
创建线程线程池参数返回值共享数据线程安全锁Semaphore异常处理一个小例子认识async awaitawait的原形
创建 1 2 3 4 5 6 7 8 9 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(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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 static void Main() { Console.WriteLine(我是主线程Thread Id {0}, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); ThreadPool.QueueUserWorkItem(Go); Console.ReadLine(); } public static void Go(object data) { Console.WriteLine(我是另一个线程:Thread Id {0},Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); } 传入参数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 static void Main() { new Thread(Go).Start(arg1); // 没有匿名委托之前我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。 1 2 3 4 5 static void Main() { // GetDayOfThisWeek 运行在另外一个线程中 var dayName Task.Runstring(() { return GetDayOfThisWeek(); }); Console.WriteLine(今天是{0},dayName.Result); }
共享数据 上面说了参数和返回值我们来看一下线程之间共享数据的问题。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 我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。我们把Done方法中的两句话对换了一下位置 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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。
锁 要解决上面遇到的问题我们就要用到锁。锁的类型有独占锁互斥锁以及读写锁等我们这里就简单演示一下独占锁。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 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; } } } 再我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。
Semaphore 信号量 我实在不知道这个单词应该怎么翻译从官方的解释来看我们可以这样理解。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有线程释放了之后下面的线程才能访问。这个跟锁有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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 static SemaphoreSlim _sem new SemaphoreSlim(3); // 我们限制能同时访问的线程数量是3 static void Main(){ for (int i 1; i 5; i) new Thread(Enter).Start(i); Console.ReadLine(); } static void Enter(object id){ Console.WriteLine(id 开始排队...); _sem.Wait(); Console.WriteLine(id 开始执行); Thread.Sleep(1000 * (int)id); Console.WriteLine(id 执行完毕离开); _sem.Release(); } 在最开始的时候前3个排队之后就立即进入执行但是4和5只有等到有线程退出之后才可以执行。
异常处理 其它线程的异常主线程可以捕获到么 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 public static void Main(){ try{ new Thread(Go).Start(); } catch (Exception ex){ // 其它线程里面的异常我们这里面是捕获不到的。 Console.WriteLine(Exception!); } } static void Go() { throw null; } 那么升级了的Task呢 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 public static void Main(){ try{ var task Task.Run(() { Go(); }); task.Wait(); // 在调用了这句话之后主线程才能捕获task里面的异常 // 对于有返回值的Task, 我们接收了它的返回值就不需要再调用Wait方法了 // GetName 里面的异常我们也可以捕获到 var task2 Task.Run(() { return GetName(); }); var name task2.Result; } catch (Exception ex){ Console.WriteLine(Exception!); } } static void Go() { throw null; } static string GetName() { throw null; }
一个小例子认识async await 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 static void Main(string[] args){ Test(); // 这个方法其实是多余的, 本来可以直接写下面的方法 // await GetName() // 但是由于控制台的入口方法不支持async,所有我们在入口方法里面不能 用 await Console.WriteLine(Current Thread Id :{0}, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); } static async Task Test(){ // 方法打上async关键字就可以用await调用同样打上async的方法 // await 后面的方法将在另外一个线程中执行 await GetName(); } static async Task GetName(){ // Delay 方法来自于.net 4.5 await Task.Delay(1000); // 返回值前面加 async 之后方法里面就可以用await了 Console.WriteLine(Current Thread Id :{0}, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); Console.WriteLine(In antoher thread.....); } await 的原形 await后的的执行顺序 感谢 locus的指正 await 之后不会开启新的线程(await 从来不会开启新的线程)所以上面的图是有一点问题的。 await 不会开启新的线程当前线程会一直往下走直到遇到真正的Async方法比如说HttpClient.GetStringAsync这个方法的内部会用Task.Run或者Task.Factory.StartNew 去开启线程。也就是如果方法不是.NET为我们提供的Async方法我们需要自己创建Task才会真正的去创建线程。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 static void Main(string[] args) { Console.WriteLine(Main Thread Id: {0}\r\n, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); Test(); Console.ReadLine(); } static async Task Test() { Console.WriteLine(Before calling GetName, Thread Id: {0}\r\n, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); var name GetName(); //我们这里没有用 await,所以下面的代码可以继续执行 // 但是如果上面是 await GetName()下面的代码就不会立即执行输出结果就不一样了。 Console.WriteLine(End calling GetName.\r\n); Console.WriteLine(Get result from GetName: {0}, await name); } static async Taskstring GetName() { // 这里还是主线程 Console.WriteLine(Before calling Task.Run, current thread Id is: {0}, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); return await Task.Run(() { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine(GetName Thread Id: {0}, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); return Jesse; }); } 我们再来看一下那张图 进入主线程开始执行调用async方法返回一个Task注意这个时候另外一个线程已经开始运行也就是GetName里面的 Task 已经开始工作了主线程继续往下走第3步和第4步是同时进行的主线程并没有挂起等待如果另一个线程已经执行完毕name.IsCompletedtrue主线程仍然不用挂起直接拿结果就可以了。如果另一个线程还同有执行完毕, name.IsCompletedfalse那么主线程会挂起等待直到返回结果为止。
只有async方法在调用前才能加await么 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 static void Main(){ Test(); Console.ReadLine(); } static async void Test(){ Taskstring task Task.Run(() { Thread.Sleep(5000); return Hello World; }); string str await task; //5 秒之后才会执行这里 Console.WriteLine(str); } 答案很明显await并不是针对于async的方法而是针对async方法所返回给我们的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。
不用await关键字如何确认Task执行完毕了 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 static void Main(){ var task Task.Run(() { return GetName(); }); task.GetAwaiter().OnCompleted(() { // 2 秒之后才会执行这里 var name task.Result; Console.WriteLine(My name is: name); }); Console.WriteLine(主线程执行完毕); Console.ReadLine(); } static string GetName(){ Console.WriteLine(另外一个线程在获取名称); Thread.Sleep(2000); return Jesse; } Task.GetAwaiter()和await Task 的区别 加上await关键字之后后面的代码会被挂起等待直到task执行完毕有返回值的时候才会继续向下执行这一段时间主线程会处于挂起状态。GetAwaiter方法会返回一个awaitable的对象继承了INotifyCompletion.OnCompleted方法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但是并不会影响主线程下面的代码会立即执行。这也是为什么我们结果里面第一句话会是 “主线程执行完毕”
Task如何让主线程挂起等待 上面的右边是属于没有挂起主线程的情况和我们的await仍然有一点差别那么在获取Task的结果前如何挂起主线程呢 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 static void Main(){ var task Task.Run(() { return GetName(); }); var name task.GetAwaiter().GetResult(); Console.WriteLine(My name is:{0},name); Console.WriteLine(主线程执行完毕); Console.ReadLine(); } static string GetName(){ Console.WriteLine(另外一个线程在获取名称); Thread.Sleep(2000); return Jesse; } Task.GetAwait()方法会给我们返回一个awaitable的对象通过调用这个对象的GetResult方法就会挂起主线程当然也不是所有的情况都会挂起。还记得我们Task的特性么 在一开始的时候就启动了另一个线程去执行这个Task当我们调用它的结果的时候如果这个Task已经执行完毕主线程是不用等待可以直接拿其结果的如果没有执行完毕那主线程就得挂起等待了。
await 实质是在调用awaitable对象的GetResult方法 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 static async Task Test(){ Taskstring task Task.Run(() { Console.WriteLine(另一个线程在运行); // 这句话只会被执行一次 Thread.Sleep(2000); return Hello World; }); // 这里主线程会挂起等待直到task执行完毕我们拿到返回结果 var result task.GetAwaiter().GetResult(); // 这里不会挂起等待因为task已经执行完了我们可以直接拿到结果 var result2 await task; Console.WriteLine(str); } 到此为止await就真相大白了欢迎点评。Enjoy Coding! :)
作者Jesse 出处 http://jesse2013.cnblogs.com/
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