async await的前世此生
async 和 await 出如今C# 5.0以后，给并行编程带来了很多的方便，特别是当在MVC中的Action也变成async以后，有点开始什么都是async的味道了。可是这也给咱们编程埋下了一些隐患，有时候可能会产生一些咱们本身都不知道怎么产生的Bug，特别是若是连线程基础没有理解的状况下，更不知道如何去处理了。那今天咱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色，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做一个归纳性的介绍包括：开启线程，线程结果返回，线程停止，线程中的异常处理等。html
内容索引
建立线程 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 & await await的原形编程
建立
01.
static void Main(){
02.
new Thread(Go).Start(); // .NET 1.0开始就有的
03.
Task.Factory.StartNew(Go); // .NET 4.0 引入了 TPL
04.
Task.Run(new Action(Go)); // .NET 4.5 新增了一个Run的方法
05.
}
06.
07.
public static void Go(){
08.
Console.WriteLine('我是另外一个线程');
09.
}
这里面须要注意的是，建立Thread的实例以后，须要手动调用它的Start方法将其启动。可是对于Task来讲，StartNew和Run的同时，既会建立新的线程，而且会当即启动它。安全
线程池
线程的建立是比较占用资源的一件事情，.NET 为咱们提供了线程池来帮助咱们建立和管理线程。Task是默认会直接使用线程池，可是Thread不会。若是咱们不使用Task，又想用线程池的话，可使用ThreadPool类。async
01.
static void Main() {
02.
Console.WriteLine('我是主线程：Thread Id {0}', Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
03.
ThreadPool.QueueUserWorkItem(Go);
04.
05.
Console.ReadLine();
06.
}
07.
08.
public static void Go(object data) {
09.
Console.WriteLine('我是另外一个线程:Thread Id {0}',Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
10.
}
传入参数
01.
static void Main() {
02.
new Thread(Go).Start('arg1'); // 没有匿名委托以前，咱们只能这样传入一个object的参数
03.
04.
new Thread(delegate(){ // 有了匿名委托以后...
05.
GoGoGo('arg1', 'arg2', 'arg3');
06.
});
07.
08.
new Thread(() => { // 固然,还有 Lambada
09.
GoGoGo('arg1','arg2','arg3');
10.
}).Start();
11.
12.
Task.Run(() =>{ // Task能这么灵活，也是由于有了Lambda呀。
13.
GoGoGo('arg1', 'arg2', 'arg3');
14.
});
15.
}
16.
17.
public static void Go(object name){
18.
// TODO
19.
}
20.
21.
public static void GoGoGo(string arg1, string arg2, string arg3){
22.
// TODO
23.
}
返回值
Thead是不能返回值的，可是做为更高级的Task固然要弥补一下这个功能。spa
1.
static void Main() {
2.
// GetDayOfThisWeek 运行在另一个线程中
3.
var dayName = Task.Run<string>(() => { return GetDayOfThisWeek(); });
4.
Console.WriteLine('今天是：{0}',dayName.Result);
5.
}
共享数据
上面说了参数和返回值，咱们来看一下线程之间共享数据的问题。.net
01.
private static bool _isDone = false;
02.
static void Main(){
03.
new Thread(Done).Start();
04.
new Thread(Done).Start();
05.
}
06.
07.
static void Done(){
08.
if (!_isDone) {
09.
_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状况)
10.
Console.WriteLine('Done');
11.
}
12.
}
线程之间能够经过static变量来共享数据。线程
线程安全
咱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。咱们把Done方法中的两句话对换了一下位置 。翻译
01.
private static bool _isDone = false;
02.
static void Main(){
03.
new Thread(Done).Start();
04.
new Thread(Done).Start();
05.
Console.ReadLine();
06.
}
07.
08.
static void Done(){
09.
if (!_isDone) {
10.
Console.WriteLine('Done'); // 猜猜这里面会被执行几回？
11.
_isDone = true;
12.
}
13.
}
上面这种状况不会一直发生，可是若是你运气好的话，就会中奖了。由于第一个线程尚未来得及把_isDone设置成true，第二个线程就进来了，而这不是咱们想要的结果，在多个线程下，结果不是咱们的预期结果，这就是线程不安全。code
锁
要解决上面遇到的问题，咱们就要用到锁。锁的类型有独占锁，互斥锁，以及读写锁等，咱们这里就简单演示一下独占锁。htm
01.
private static bool _isDone = false;
02.
private static object _lock = new object();
03.
static void Main(){
04.
new Thread(Done).Start();
05.
new Thread(Done).Start();
06.
Console.ReadLine();
07.
}
08.
09.
static void Done(){
10.
lock (_lock){
11.
if (!_isDone){
12.
Console.WriteLine('Done'); // 猜猜这里面会被执行几回？
13.
_isDone = true;
14.
}
15.
}
16.
}
再咱们加上锁以后，被锁住的代码在同一个时间内只容许一个线程访问，其它的线程会被阻塞，只有等到这个锁被释放以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，咱们能够这样理解。它能够控制对某一段代码或者对某个资源访问的线程的数量，超过这个数量以后，其它的线程就得等待，只有等如今有线程释放了以后，下面的线程才能访问。这个跟锁有类似的功能，只不过不是独占的，它容许必定数量的线程同时访问。
01.
static SemaphoreSlim _sem = new SemaphoreSlim(3); // 咱们限制能同时访问的线程数量是3
02.
static void Main(){
03.
for (int i = 1; i <= 5; i++) new Thread(Enter).Start(i);
04.
Console.ReadLine();
05.
}
06.
07.
static void Enter(object id){
08.
Console.WriteLine(id + ' 开始排队...');
09.
_sem.Wait();
10.
Console.WriteLine(id + ' 开始执行！');
11.
Thread.Sleep(1000 * (int)id);
12.
Console.WriteLine(id + ' 执行完毕，离开！');
13.
_sem.Release();
14.
}
在最开始的时候，前3个排队以后就当即进入执行，可是4和5，只有等到有线程退出以后才能够执行。
异常处理
其它线程的异常，主线程能够捕获到么？
01.
public static void Main(){
02.
try{
03.
new Thread(Go).Start();
04.
}
05.
catch (Exception ex){
06.
// 其它线程里面的异常，咱们这里面是捕获不到的。
07.
Console.WriteLine('Exception!');
08.
}
09.
}
10.
static void Go() { throw null; }
那么升级了的Task呢？
01.
public static void Main(){
02.
try{
03.
var task = Task.Run(() => { Go(); });
04.
task.Wait(); // 在调用了这句话以后，主线程才能捕获task里面的异常
05.
06.
// 对于有返回值的Task, 咱们接收了它的返回值就不须要再调用Wait方法了
07.
// GetName 里面的异常咱们也能够捕获到
08.
var task2 = Task.Run(() => { return GetName(); });
09.
var name = task2.Result;
10.
}
11.
catch (Exception ex){
12.
Console.WriteLine('Exception!');
13.
}
14.
}
15.
static void Go() { throw null; }
16.
static string GetName() { throw null; }
一个小例子认识async & await
01.
static void Main(string[] args){
02.
Test(); // 这个方法实际上是多余的, 原本能够直接写下面的方法
03.
// await GetName()
04.
// 可是因为控制台的入口方法不支持async,全部咱们在入口方法里面不能 用 await
05.
06.
Console.WriteLine('Current Thread Id :{0}', Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
07.
}
08.
09.
static async Task Test(){
10.
// 方法打上async关键字，就能够用await调用一样打上async的方法
11.
// await 后面的方法将在另一个线程中执行
12.
await GetName();
13.
}
14.
15.
static async Task GetName(){
16.
// Delay 方法来自于.net 4.5
17.
await Task.Delay(1000); // 返回值前面加 async 以后，方法里面就能够用await了
18.
Console.WriteLine('Current Thread Id :{0}', Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
19.
Console.WriteLine('In antoher thread.....');
20.
}
await 的原形
await后的的执行顺序
进入主线程开始执行 调用async方法，返回一个Task，注意这个时候另一个线程已经开始运行，也就是GetName方法已经开始工做了 另外一个线程在获取名称 第3步和第4步是同时进行的，主线程并无挂起等待 若是另外一个线程已经执行完毕，name.IsCompleted=true，主线程仍然不用挂起，直接拿结果就能够了。若是另外一个线程还同有执行完毕, name.IsCompleted=false，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？
01.
static void Main(){
02.
Test();
03.
Console.ReadLine();
04.
}
05.
06.
static async void Test(){
07.
Task<string> task = Task.Run(() =>{
08.
Thread.Sleep(5000);
09.
return 'Hello World';
10.
});
11.
string str = await task; //5 秒以后才会执行这里
12.
Console.WriteLine(str);
13.
}
答案很明显：await并非针对于async的方法，而是针对async方法所返回给咱们的Task，这也是为何全部的async方法都必须返回给咱们Task。因此咱们一样能够在Task前面也加上await关键字，这样作其实是告诉编译器我须要等这个Task的返回值或者等这个Task执行完毕以后才能继续往下走。
不用await关键字，如何确认Task执行完毕了？
01.
static void Main(){
02.
var task = Task.Run(() =>{
03.
return GetName();
04.
});
05.
06.
task.GetAwaiter().OnCompleted(() =>{
07.
// 2 秒以后才会执行这里
08.
var name = task.Result;
09.
Console.WriteLine('My name is: ' + name);
10.
});
11.
12.
Console.WriteLine('主线程执行完毕');
13.
Console.ReadLine();
14.
}
15.
16.
static string GetName(){
17.
Console.WriteLine('另一个线程在获取名称');
18.
Thread.Sleep(2000);
19.
return 'Jesse';
20.
}
Task.GetAwaiter()和await Task 的区别？
加上await关键字以后，后面的代码都会被阻塞，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）咱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，可是并不会阻塞主线程，下面的代码会当即执行。这也是为何咱们结果里面第一句话会是 “主线程执行完毕”！
Task如何阻塞主线程？
上面的右边是属于没有阻塞的状况，和咱们的await仍然有一点差异，那么在获取Task的结果前如何阻塞主线程呢？
01.
static void Main(){
02.
var task = Task.Run(() =>{
03.
return GetName();
04.
});
05.
06.
var name = task.GetAwaiter().GetResult();
07.
Console.WriteLine('My name is:{0}',name);
08.
09.
Console.WriteLine('主线程执行完毕');
10.
Console.ReadLine();
11.
}
12.
13.
static string GetName(){
14.
Console.WriteLine('另一个线程在获取名称');
15.
Thread.Sleep(2000);
16.
return 'Jesse';
17.
}
Task.GetAwait()方法会给咱们返回一个awaitable的对象，经过调用这个对象的GetResult方法就会阻塞主线程，固然也不是全部的状况都会阻塞。还记得咱们Task的特性么？ 在一开始的时候就启动了另外一个线程去执行这个Task，当咱们调用它的结果的时候若是这个Task已经执行完毕，主线程是不用等待能够直接拿其结果的，若是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
01.
static async Task Test(){
02.
Task<string> task = Task.Run(() =>{
03.
Console.WriteLine('另外一个线程在运行！'); // 这句话只会被执行一次
04.
Thread.Sleep(2000);
05.
return 'Hello World';
06.
});
07.
08.
// 这里主线程会挂起等待，直到task执行完毕咱们拿到返回结果
09.
var result = task.GetAwaiter().GetResult();
10.
// 这里不会挂起等待，由于task已经执行完了，咱们能够直接拿到结果
11.
var result2 = await task;
12.
Console.WriteLine(str);
13.
}
- 1. async & await 的前世此生
- 2. async & await 的前世此生（Updated）
- 3. 【转】async & await 的前世此生（Updated）
- 4. javascript异步编程的前世此生，从onclick到await/async
- 5. async & await 的前世今生（Updated）
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- 7. ajax 的前世此生
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