Thread、ThreadPool、Task、Parallel、Async和Await基本用法、区别以及弊端

多线程的操作在程序中也是比较常见的,比如开启一个线程执行一些比较耗时的操作(IO操作),而主线程继续执行当前操作,不会造成主线程阻塞。线程又分为前台线程和后台线程,区别是:整个程序必须要运行完前台线程才会退出,而后台线程会在程序退出的时候结束掉。Thread默认创建的是前台线程,而ThreadPool和Task默认创建的是后台线程,Thread可以通过设置 IsBackground 属性将线程设置为后台线程。

static void Main(string[] args)
{
    Thread thread = new Thread(new ThreadStart(NoParameterMethod));
    thread.Start();
    Console.WriteLine("程序已经执行完成");
}
static void NoParameterMethod()
{
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine("NoParameterMethod");
}

前台线程

效果:

static void Main(string[] args)
{
    Thread thread = new Thread(new ThreadStart(NoParameterMethod))
    {
        IsBackground = true
    };
    thread.Start();
    Console.WriteLine("程序已经执行完成");
}
static void NoParameterMethod()
{
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine("NoParameterMethod");
}

后台线程

效果:

下面来说一下几种开启多线程的方法:

1、Thread

1.1 开启一个线程,执行一个不带参数的方法

static void Main(string[] args)
{
    Thread thread = new Thread(new ThreadStart(NoParameterMethod));
//注意Start开启线程之后,当前线程不是说一定会立马执行
//而是说当前线程已经准备好被CPU调用,至于CPU什么时候调用是需要看情况而定 thread.Start(); Console.WriteLine(
"程序已经执行完成"); } static void NoParameterMethod() {
//使当前线程停止1s
Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("NoParameterMethod"); }

1.2开启一个线程,执行带参数的方法

static void Main(string[] args)
{
    Thread thread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(ParameterMethod));
    //要传入的参数在Start的时候传入
    thread.Start("ParameterMethod");
    Console.WriteLine("程序已经执行完成");
}
//参数类型必须为Object类型,方法只能有一个参数
//如果想传入多个参数,可已将参数封装进入一个类中
static void ParameterMethod(Object x) {
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine(x);
}

2、ThreadPool

使用ThreadPool开启一个线程

//无参    Thread.CurrentThread.ManagedThreadId是当前线程的唯一标识符
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(obj => Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId)));
//有参
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(obj => Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId)), "参数");

ThreadPool是Thread的一个升级版,ThreadPool是从线程池中获取线程,如果线程池中又空闲的元素,则直接调用,如果没有才会创建,而Thread则是会一直创建新的线程,要知道开启一个线程就算什么事都不做也会消耗大约1m的内存,是非常浪费性能的,接下来我们写一个例子来看一下二者的区别:

#region 使用Thread开启100个线程
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    (new Thread(new ThreadStart(() => Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId)))).Start();
}
#endregion

运行结果:

我们可以看到每一个主线程表示id都是不同的,也就是说使用Thread开启线程每次都是新创建一个

#region 使用ThreadPool开启100个线程
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(obj => Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId)));
}
#endregion

运行结果:

相信区别已经很明显了,这里我再说一下,线程池中一开始是没有一个线程的,使用ThreadPool开启一个线程之后,线程执行完毕,会加入到线程池中,后续需要再次开启线程的时候查看线程池中有没有空闲的线程,有则调用,没有则创建,如此循环

二者之间还有一个区别,就是ThreadPool可以操控线程的状态,比如等待线程完成,或者终止超时子线程操作

取消子线程操作

CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(CanCancelMethod),cts.Token);
cts.Cancel();
Console.ReadKey();
static void CanCancelMethod(Object obj) {
    CancellationToken ct = (CancellationToken)obj;
    if (ct.IsCancellationRequested) {
        Console.WriteLine("该线程已取消");
    }
    //就算ct.IsCancellationRequested为真,接下来的代码还是会执行
    //因为该方法并没有ruturn
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine($"子线程{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}结束");
}

感觉这个取消子线程的方法和设置一个全局变量,然后通过判断和更改全局变量的值,设置线程是否取消的效果一样

ThreadPool的其他操作感兴趣的可以自己搜索学一下,因为终止线程什么操作都是比较麻烦的,关于ThreadPool就不再多说了

3、Task

Task和ThreadPool是一样的,都是从线程池中取空闲的线程

 使用Task开启一个线程

//方法1  使用Task的Run方法
Task.Run(()=> {
    Console.WriteLine($"线程{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}已开启");
});
//方法2   使用Task工厂类TaskFactory对象的StartNew方法
(new TaskFactory()).StartNew(() =>
{
    Console.WriteLine($"线程{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}已开启");
});

Run和StartNew方法都是返回一个Task类型的对象,代表当前开启的线程,如果方法有返回值

//如果方法有返回值
Task<int> t1 = Task.Run<int>(() => {
    return 1;
});
//通过t1.Result查看返回的结果
Console.WriteLine(t1.Result);

取消线程操作的话和ThreadPool取消线程操作一样

//1s后自动取消线程
CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource(1000);
//为取消线程注册回调函数
cts.Token.Register(()=> {
    Console.WriteLine("线程已取消");
});
Task.Run(()=> {
    Console.WriteLine("开始执行");
    Thread.Sleep(2000);
    //判断当前线程是否已被取消
    if (cts.Token.IsCancellationRequested) {
        Console.WriteLine("方法已结束");
        return;
    }
    Console.WriteLine("线程继续执行");
},cts.Token);

等待所有线程执行完毕

//存放所有线程
List<Task> lst = new List<Task>();
//开启10个线程
for (int i = 0;i < 10;i++) {
    lst.Add(Task.Run(()=> {
        Thread.Sleep(new Random().Next(1,3000));
        Console.WriteLine($"线程{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
    }));
}
//等待所有线程执行完毕
Task.WaitAll(lst.ToArray());
Console.WriteLine("所有线程执行完毕");

等待任意一个先线程执行完毕

//存放所有线程
List<Task> lst = new List<Task>();
//开启10个线程
for (int i = 0;i < 10;i++) {
    lst.Add(Task.Run(()=> {
        Thread.Sleep(new Random().Next(1,3000));
        Console.WriteLine($"线程{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
    }));
}
//等待任意线程执行完毕
Task.WaitAny(lst.ToArray());
Console.WriteLine("已有现成执行完毕");

对于Thread、ThreadPool和Task,如果要用多线程的话,优先使用Task,如果版本不支持Task,则考虑ThreadPool

4、Parallel

Parallel循环开启多线程,并行任务,对于多线程开启任务,开启的顺序都是不确定的

Parallel.Invoke()

Action[] action = new Action[] {
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
};
Parallel.Invoke(action);

相当于

Action[] action = new Action[] {
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
};
for (int i = 0; i < action.Length; i++)
{
    Task.Run(action[i]);
}

Invoke时也可以进行一些配置,例如配置线程池中只能最多保持一个线程

Action[] action = new Action[] {
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
};
Parallel.Invoke(new ParallelOptions()
{
    MaxDegreeOfParallelism = 1
}, action);

运行结果:

Parallel.For()

//将迭代的结果保存起来
ParallelLoopResult plr =  Parallel.For(1, 10, (i) =>
{
    Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
});
Console.WriteLine(plr.IsCompleted);

相当于

for (int i = 1; i < 10; i++)
{
    Task.Run(() =>
    {
        Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
    });
}

相对于循环Task.Run()更加简洁

Parallel.ForEach()

方法和foreach类似,不过是采用的是异步方式遍历,要想被Parallel.ForEach()必须实现IEnumerable接口

Parallel.ForEach<String>(new List<String>() {
    "a","b","c","d","e","f","g","h","i"
}, (str) =>
{
    Console.WriteLine(str);
});

运行结果:

停止循环的方法

//将迭代的结果保存起来
ParallelLoopResult plr =  Parallel.For(1, 10, (i,state) =>
{
    Console.WriteLine($"线程:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
    if (i==4) {
        //结束
        state.Break();
    }
});
Console.WriteLine(plr.IsCompleted);

5、Async、Await

async和await关键字用来实现异步编程,async用来修饰方法,await用来调用方法,await关键字必须出现在有async的方法中,await调用的方法可以不用async关键字修饰,但是返回值类型必须为Task<T>类型,下面来说一下用法:

static void Main(string[] args)
{ Demo1(); Console.ReadKey(); }
static async void Demo1()
{
await Demo2(); } static async Task<int> Demo2()
{
return 1; }

await开启异步和Task开启异步还是有区别的

例如下面两个例子

我们先用Task开启异步编程

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("主线程开始");
    TaskDemo1();
    Console.WriteLine("主线程结束");
    Console.ReadKey();
}
static void TaskDemo1() {
    Console.WriteLine("异步开始");
    Task.Run<int>(() =>
    {
        return TaskDemo2();
    });
    Console.WriteLine("异步结束");
}
static int TaskDemo2()
{
    Console.WriteLine("子线程开始");
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine("子线程结束");
    return 1;
}

我们这是可以大胆的猜测一下显示的顺寻

大致应该是:主线程开始==》异步开始==》(子线程开始|异步结束)=》(子线程开始|主线程结束)==》(子线程开始)=》子线程结束

运行结果:

果然和我们猜想的差不多,大致顺序没有变,接下来我们用async和await关键字开启异步

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("主线程开始");
    AsyncDemo1();
    Console.WriteLine("主线程结束");
    Console.ReadKey();
}
static async void AsyncDemo1()
{
    Console.WriteLine("异步开始");
    await AsyncDemo2();
    Console.WriteLine("异步结束");
}
static async Task<int> AsyncDemo2()
{
    Console.WriteLine("子线程开始");
    //当前子线程暂停1s
    await Task.Delay(1000);
    Console.WriteLine("子线程结束");
    return 0;
}

 按理说顺序也会是:主线程开始==》异步开始==》(子线程开始|异步结束)=》(子线程开始|主线程结束)==》(子线程开始)=》子线程结束

但事实是:

Task和async&await关键字的区别就此处

首先说一下梳理一下Task的执行过程(画图画的很粗糙,重点是流程)

然后我们再来看一下async和await的执行过程

现在问题已经很清晰了,就是当主线程执行到await AsyncDemo2()时,会像是碰到了return语句一样,退出当前方法(AsyncDemo1),将当前方法(AsyncDemo1)的后续执行语句交给子线程来执行,子线程会在执行完AsyncDemo2方法之后,返回过来执行AsyncDemo1方法。

这一点就是await与Task异步编程的不同点

 

https://www.cnblogs.com/ckka/p/11336759.html

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