C#多線程和異步（三）——一些異步編程模式
閱讀目錄html
1、任務並行庫
任務並行庫（Task Parallel Library）是BCL中的一個類庫，極大地簡化了並行編程，Parallel經常使用的方法有For/ForEach/Invoke三個靜態方法。在C#中for/foreach循環使用十分廣泛，若是迭代不依賴與上次迭代的結果時，把迭代放在 不一樣的處理器上並行處理 將很大地提升運行效率，Parallel.For和Parallel.ForEach就是爲這個目的而設計的。編程
看一個Parallel.For/ForEach的栗子：windows
static void Main(string[] args)
{
//Parallel.For 計算0到6的平方
Parallel.For(1, 6, i =>
{
Console.WriteLine($"{i}的平方是{i*i}");
});
//Parallel.ForEach 計算每一個字符串的長度
string[] strs = { "We", "hold", "these", "truths" };
Parallel.ForEach(strs, i => Console.WriteLine($"{i}有{i.Length}個字節"));
Console.ReadKey();
}
運行結果：網絡
若是咱們想並行執行多個任務，可使用 Parallel.Invoke(Action[] actions) 方法，看一個栗子：多線程
static void Main(string[] args)
{
Parallel.Invoke(
() => { Console.WriteLine($"並行執行任務1，線程Id爲{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); },
() => { Console.WriteLine($"並行執行任務2，線程Id爲{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); }
);
Console.ReadKey();
}
執行結果以下：異步
2、計時器(Timer)
計時器提供了一種 按期重複運行異步方法 的方式，當計時器到期後，系統從線程池中的線程上開啓一個回調方法，把state做爲參數，並開始運行。異步編程
Timer最經常使用的構造函數以下：函數
Timer(TimeCallback callback,object state,uint dueTime, uint period)
callback是一個返回值爲void的委託，state爲傳入callback的參數，dueTime爲第一次調用前的時間，period爲兩次調用的時間間隔優化
一個栗子：ui
1 class Program
2 {
3 int count = 0;
4 void Run(object state)
5 {
6 Console.WriteLine("{0},已經調用了{1}次了", state, ++count);
7 }
8 static void Main(string[] args)
9 {
10 Program p = new Program();
11 //2000毫秒後開始調用，每次間隔1000毫秒
12 Timer timer = new Timer(p.Run, "hello", 2000, 1000);
13 Console.WriteLine("Timer start");
14
15 Console.ReadLine();
16 }
17 }
執行結果：
3、委託執行異步
委託執行異步是早期執行異步的一種方式，特別是早幾年進行網絡編程時用的比較多。如今咱們徹底可使用更優秀的其餘異步編程模式去替代它。有時候咱們會查看早期的代碼，咱們在這裏簡單介紹下委託執行異步的方法。使用委託執行異步，使用的是引用方法，若是一個委託對象在調用列表中只有一個方法（這個方法就是引用方法），它就能夠異步執行這個方法。委託類有兩個方法 BeginIvoke和EndInvoke 。
BeginInvoke :執行BeginInvoke方法時，會線程池中獲取一個獨立線程來執行引用方法，並當即返回一個實現IAsyncResult接口的對象的（該對象包含了線程池中線程運行異步方法的狀態），調用線程不阻塞，而引用方法在線程池的線程中並行執行。
EndInvoke : 獲取異步方法調用返回的值，並釋放資源，該方法把異步方法的返回值做爲本身的返回值。
委託執行異步編程的3種模式：
等待一直到完成（wait-until-done）：在發起了異步方法，原始線程執行到EndInvoke時就中斷而且等異步方法完成完成後再繼續。
輪詢（polling）:原始線程按期檢查發起的線程是否完成（經過IAsyncResult.IsCompleted屬性判斷），若是沒有則繼續進行原始線程中的任務。
回調（callback）：原始線程一直執行，無需等待或檢查發起的線程是否完成，在發起的線程中的引用方法完成以後，發起線程會調用回調方法，由回調方法在調用EndInvoke以前處理異步方法的結果。
3.1 等待一直到完成模式
原始線程執行到EndInvoke，若是異步任務沒有完成就一直等待
1 delegate int MyDel(int first,int second);//委託聲明
2 class Program
3 {
4 static int Sum(int x, int y)
5 {
6 Thread.Sleep(1000);
7 return x + y;
8 }
9 static void Main(string[] args)
10 {
11 MyDel del = Sum;
12 //調用異步操做（第三個參數是回調函數，第四個參數是額外的值）
13 IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(3, 5, null, null);
14
15 //doSomehing...
16
17 //執行EndInvoke,若是引用方法Sum沒有執行完成，主線程就等待其完成
18 int result = del.EndInvoke(iar);
19 Console.WriteLine(result);
20 }
21 }
3.2 輪詢模式
按期查詢任務是否完成：
1 delegate int MyDel(int first,int second);//委託聲明
2 class Program
3 {
4 static int Sum(int x, int y)
5 {
6 Thread.Sleep(1000);
7 return x + y;
8 }
9 static void Main(string[] args)
10 {
11 MyDel del = Sum;
12 IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(3, 5, null, null);
13
14 //經過iar.IsCompleted按期查詢完成狀態
15 while (!iar.IsCompleted)//IsCompleted表示調用的異步操做是否完成
16 {
17 //doSomething
18 Thread.Sleep(300);
19 Console.WriteLine("no done");
20 }
21 int result = del.EndInvoke(iar);
22 Console.WriteLine(result);
23 Console.ReadKey();
24 }
25 }
3.3 回調模式
原始線程執行委託的BeginInvoke後就無論新線程的事了，委託中的引用方法執行完成後，在回調函數中獲取結果並處理，執行委託的EndInvoke方法
1 delegate int MyDel(int first,int second);//委託聲明
2 class Program
3 {
4 static int Sum(int x, int y)
5 {
6 Thread.Sleep(1000);
7 return x + y;
8 }
9
10 //回調方法的簽名和返回值類型必須和AsyncCallBack委託類型一致
11 //輸入參數爲IAsyncResult,返回值是Void類型
12 static void CallWhenDone(IAsyncResult iar){
13 AsyncResult ar = (AsyncResult)iar;
14 MyDel del = (MyDel)ar.AsyncDelegate;
15 int result = del.EndInvoke(iar);
16 Console.WriteLine("回調函數執行EndInvoke");
17 Console.WriteLine("result:{0}", result);
18 Console.WriteLine("回調函數完成");
19 }
20
21 static void Main(string[] args)
22 {
23 MyDel del = Sum;
24 //執行BeginInvoke方法後原始線程就不用管了，在自定義的回調函數（CallWhenDone）中執行EndInvoke方法
25 IAsyncResult iar = del.BeginInvoke(3, 5, CallWhenDone, null);
26 Console.WriteLine("開啓新線程，異步任務完成後執行回調函數");
27 //doSomething
28 Console.WriteLine("回調執行不阻塞原始線程");
29 Console.ReadKey();
30 }
31 }
執行結果：
還有一些其餘的異步編程模式如BackgroundWorker等，這裏再也不過多介紹。
一點補充(Windbg)
1 cpu佔用太高
咱們使用多線程時有時會遇到cpu佔用太高、內存爆滿的狀況，快速定位異常線程是多線程開發中必須熟悉的技能。cpu佔用太高通常是由死循環形成的，看下邊一個簡單的栗子，Run方法內部有死循環，程序運行後會 佔用大量的cpu資源：
namespace MyApp
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Run();
Run2();
Console.ReadKey();
}
//死循環，會形成cpu內存佔用太高
static void Run()
{
Thread th = new Thread(() =>
{
while (true)
{
Console.WriteLine("hello windbg");
}
});
th.Start();
}
//不會佔用過高的cpu資源
static void Run2()
{
Thread th = new Thread(() =>
{
while (true)
{
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("hello windbg2");
}
});
th.Start();
}
}
}
程序運行後cpu資源佔用太高，怎麼去定位呢？這裏採用Windbg簡單演示cpu佔用太高的異常定位，下載地址：Windbg下載。安裝完成後，界面以下所示：
1.生成Dump文件
這裏MyApp生成爲x64位的Release版本，點擊MyApp.exe文件運行，打開【任務管理器】，找到MyApp，右鍵選擇【建立轉儲文件】便可生成dump文件。
2.Windbg分析dump文件
打開Windbg，選擇【文件】->【Open dump file】->找到上一步生成的dump文件便可。
執行如下命令加載符號和sos庫
.sympath SRV*c:\localsymbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols .reload
.load C:\Windows\Microsoft.NET\Framework64\v4.0.30319\SOS.DLL
經過命令 !threads 查看線程：
死循環會長期佔有cpu，經過 !runaway 查看各個線程的運行時間：
咱們看到 4eac線程的運行時間最長，經過命令 ~~[4eac] ; !clrstack 查看線程堆棧信息：
咱們看到異常定位在MyApp的Program類的第24行，查看咱們的代碼，找到這個位置，發現這裏是一個while(true)死循環，定位結束。
2 內存爆滿
內存爆滿也是異常遇到的問題，如大量拼接字符串會佔用較大的內存，看下邊的一個栗子，程序代碼以下：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("開始執行..");
GetBigString();
Console.ReadKey();
}
//大字符串拼接
static void GetBigString()
{
String str = "";
for (int i = 0; i < 10000000; i++)
{
str+=$"hello{i}";
}
Console.WriteLine(str);
}
}
內存爆滿最多見緣由是大量建立某個類型的變量，問題定位方法和上邊定位cpu佔用高的定位差很少。首先生成dump文件，而後用Windbg打開，加載符號和sos庫，而後執行 !dumpheap –stat 查看各個類型的數量和尺寸，咱們看到string類型數量和佔用的資源不少：
經過 !DumpHeap /d -mt 00007ff8878c74c0 查看當前的方法表，以下：
點開一個地址，具體內容以下：
經過字符串內容是【hello0hello1...】和string類型數量多、尺寸大，咱們再去在代碼中查找很容易定位到問題代碼。
小結：Windbg能夠查看clr級別內容，在開發中對咱們優化代碼和異常定位有不錯的幫助，這裏只是簡單介紹Windbg的基本用法，有興趣的小夥伴能夠研究下官方教程。
- 1. c#-異步編程-異步模式
- 2. C#多線程和異步
- 3. C#異步編程 C#異步編程
- 4. 異步編程模式（一）
- 5. C#中的進程 線程 同步，異步和多線程(一)--------------------- 進程線程，同步和異步
- 6. C# 多線程異步編程筆記
- 7. C# 多線程與異步編程
- 8. 異步多線程編程模型
- 9. C# 多線程 異步
- 10. C#多線程與異步
- 更多相關文章...
- • C# 多線程 - C#教程
- • C# 異常處理 - C#教程
- • 委託模式
- • Java 8 Stream 教程
-
每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
- 1. c#-異步編程-異步模式
- 2. C#多線程和異步
- 3. C#異步編程 C#異步編程
- 4. 異步編程模式（一）
- 5. C#中的進程 線程 同步，異步和多線程(一)--------------------- 進程線程，同步和異步
- 6. C# 多線程異步編程筆記
- 7. C# 多線程與異步編程
- 8. 異步多線程編程模型
- 9. C# 多線程 異步
- 10. C#多線程與異步