async await的前世此生
async 和 await 出如今C# 5.0以後，給並行編程帶來了很多的方便，特別是當在MVC中的Action也變成async以後，有點開始什麼都是async的味道了。可是這也給咱們編程埋下了一些隱患，有時候可能會產生一些咱們本身都不知道怎麼產生的Bug，特別是若是連線程基礎沒有理解的狀況下，更不知道如何去處理了。那今天咱們就來好好看看這兩兄弟和他們的叔叔（Task）爺爺(Thread)們到底有什麼區別和特色，本文將會對Thread 到 Task 再到 .NET 4.5的 async和 await，這三種方式下的並行編程做一個歸納性的介紹包括：開啓線程，線程結果返回，線程停止，線程中的異常處理等。html
內容索引
建立線程 線程池 參數 返回值 共享數據 線程安全 鎖 Semaphore 異常處理 一個小例子認識async & await await的原形編程
建立
01.
static void Main(){
02.
new Thread(Go).Start(); // .NET 1.0開始就有的
03.
Task.Factory.StartNew(Go); // .NET 4.0 引入了 TPL
04.
Task.Run(new Action(Go)); // .NET 4.5 新增了一個Run的方法
05.
}
06.
07.
public static void Go(){
08.
Console.WriteLine('我是另外一個線程');
09.
}
這裏面須要注意的是，建立Thread的實例以後，須要手動調用它的Start方法將其啓動。可是對於Task來講，StartNew和Run的同時，既會建立新的線程，而且會當即啓動它。安全
線程池
線程的建立是比較佔用資源的一件事情，.NET 爲咱們提供了線程池來幫助咱們建立和管理線程。Task是默認會直接使用線程池，可是Thread不會。若是咱們不使用Task，又想用線程池的話，可使用ThreadPool類。async
01.
static void Main() {
02.
Console.WriteLine('我是主線程：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('我是另外一個線程:Thread Id {0}',Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
10.
}
傳入參數
01.
static void Main() {
02.
new Thread(Go).Start('arg1'); // 沒有匿名委託以前，咱們只能這樣傳入一個object的參數
03.
04.
new Thread(delegate(){ // 有了匿名委託以後...
05.
GoGoGo('arg1', 'arg2', 'arg3');
06.
});
07.
08.
new Thread(() => { // 固然,還有 Lambada
09.
GoGoGo('arg1','arg2','arg3');
10.
}).Start();
11.
12.
Task.Run(() =>{ // Task能這麼靈活，也是由於有了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，可是做爲更高級的Task固然要彌補一下這個功能。spa
1.
static void Main() {
2.
// GetDayOfThisWeek 運行在另一個線程中
3.
var dayName = Task.Run<string>(() => { return GetDayOfThisWeek(); });
4.
Console.WriteLine('今天是：{0}',dayName.Result);
5.
}
共享數據
上面說了參數和返回值，咱們來看一下線程之間共享數據的問題。.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; // 第二個線程來的時候，就不會再執行了(也不是絕對的，取決於計算機的CPU數量以及當時的運行狀況)
10.
Console.WriteLine('Done');
11.
}
12.
}
線程之間能夠經過static變量來共享數據。線程
線程安全
咱們先把上面的代碼小小的調整一下，就知道什麼是線程安全了。咱們把Done方法中的兩句話對換了一下位置 。翻譯
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'); // 猜猜這裏面會被執行幾回？
11.
_isDone = true;
12.
}
13.
}
上面這種狀況不會一直髮生，可是若是你運氣好的話，就會中獎了。由於第一個線程尚未來得及把_isDone設置成true，第二個線程就進來了，而這不是咱們想要的結果，在多個線程下，結果不是咱們的預期結果，這就是線程不安全。code
鎖
要解決上面遇到的問題，咱們就要用到鎖。鎖的類型有獨佔鎖，互斥鎖，以及讀寫鎖等，咱們這裏就簡單演示一下獨佔鎖。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'); // 猜猜這裏面會被執行幾回？
13.
_isDone = true;
14.
}
15.
}
16.
}
再咱們加上鎖以後，被鎖住的代碼在同一個時間內只容許一個線程訪問，其它的線程會被阻塞，只有等到這個鎖被釋放以後其它的線程才能執行被鎖住的代碼。
Semaphore 信號量
我實在不知道這個單詞應該怎麼翻譯，從官方的解釋來看，咱們能夠這樣理解。它能夠控制對某一段代碼或者對某個資源訪問的線程的數量，超過這個數量以後，其它的線程就得等待，只有等如今有線程釋放了以後，下面的線程才能訪問。這個跟鎖有類似的功能，只不過不是獨佔的，它容許必定數量的線程同時訪問。
01.
static SemaphoreSlim _sem = new SemaphoreSlim(3); // 咱們限制能同時訪問的線程數量是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 + ' 開始排隊...');
09.
_sem.Wait();
10.
Console.WriteLine(id + ' 開始執行！');
11.
Thread.Sleep(1000 * (int)id);
12.
Console.WriteLine(id + ' 執行完畢，離開！');
13.
_sem.Release();
14.
}
在最開始的時候，前3個排隊以後就當即進入執行，可是4和5，只有等到有線程退出以後才能夠執行。
異常處理
其它線程的異常，主線程能夠捕獲到麼？
01.
public static void Main(){
02.
try{
03.
new Thread(Go).Start();
04.
}
05.
catch (Exception ex){
06.
// 其它線程裏面的異常，咱們這裏面是捕獲不到的。
07.
Console.WriteLine('Exception!');
08.
}
09.
}
10.
static void Go() { throw null; }
那麼升級了的Task呢？
01.
public static void Main(){
02.
try{
03.
var task = Task.Run(() => { Go(); });
04.
task.Wait(); // 在調用了這句話以後，主線程才能捕獲task裏面的異常
05.
06.
// 對於有返回值的Task, 咱們接收了它的返回值就不須要再調用Wait方法了
07.
// GetName 裏面的異常咱們也能夠捕獲到
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; }
一個小例子認識async & await
01.
static void Main(string[] args){
02.
Test(); // 這個方法實際上是多餘的, 原本能夠直接寫下面的方法
03.
// await GetName()
04.
// 可是因爲控制檯的入口方法不支持async,全部咱們在入口方法裏面不能 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關鍵字，就能夠用await調用一樣打上async的方法
11.
// await 後面的方法將在另一個線程中執行
12.
await GetName();
13.
}
14.
15.
static async Task GetName(){
16.
// Delay 方法來自於.net 4.5
17.
await Task.Delay(1000); // 返回值前面加 async 以後，方法裏面就能夠用await了
18.
Console.WriteLine('Current Thread Id :{0}', Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
19.
Console.WriteLine('In antoher thread.....');
20.
}
await 的原形
await後的的執行順序
進入主線程開始執行 調用async方法，返回一個Task，注意這個時候另一個線程已經開始運行，也就是GetName方法已經開始工做了 另外一個線程在獲取名稱 第3步和第4步是同時進行的，主線程並無掛起等待 若是另外一個線程已經執行完畢，name.IsCompleted=true，主線程仍然不用掛起，直接拿結果就能夠了。若是另外一個線程還同有執行完畢, name.IsCompleted=false，那麼主線程會掛起等待，直到返回結果爲止。
只有async方法在調用前才能加await麼？
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 秒以後纔會執行這裏
12.
Console.WriteLine(str);
13.
}
答案很明顯：await並非針對於async的方法，而是針對async方法所返回給咱們的Task，這也是爲何全部的async方法都必須返回給咱們Task。因此咱們一樣能夠在Task前面也加上await關鍵字，這樣作其實是告訴編譯器我須要等這個Task的返回值或者等這個Task執行完畢以後才能繼續往下走。
不用await關鍵字，如何確認Task執行完畢了？
01.
static void Main(){
02.
var task = Task.Run(() =>{
03.
return GetName();
04.
});
05.
06.
task.GetAwaiter().OnCompleted(() =>{
07.
// 2 秒以後纔會執行這裏
08.
var name = task.Result;
09.
Console.WriteLine('My name is: ' + name);
10.
});
11.
12.
Console.WriteLine('主線程執行完畢');
13.
Console.ReadLine();
14.
}
15.
16.
static string GetName(){
17.
Console.WriteLine('另一個線程在獲取名稱');
18.
Thread.Sleep(2000);
19.
return 'Jesse';
20.
}
Task.GetAwaiter()和await Task 的區別？
加上await關鍵字以後，後面的代碼都會被阻塞，直到task執行完畢有返回值的時候纔會繼續向下執行，這一段時間主線程會處於掛起狀態。 GetAwaiter方法會返回一個awaitable的對象（繼承了INotifyCompletion.OnCompleted方法）咱們只是傳遞了一個委託進去，等task完成了就會執行這個委託，可是並不會阻塞主線程，下面的代碼會當即執行。這也是爲何咱們結果裏面第一句話會是 「主線程執行完畢」！
Task如何阻塞主線程？
上面的右邊是屬於沒有阻塞的狀況，和咱們的await仍然有一點差異，那麼在獲取Task的結果前如何阻塞主線程呢？
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('主線程執行完畢');
10.
Console.ReadLine();
11.
}
12.
13.
static string GetName(){
14.
Console.WriteLine('另一個線程在獲取名稱');
15.
Thread.Sleep(2000);
16.
return 'Jesse';
17.
}
Task.GetAwait()方法會給咱們返回一個awaitable的對象，經過調用這個對象的GetResult方法就會阻塞主線程，固然也不是全部的狀況都會阻塞。還記得咱們Task的特性麼？ 在一開始的時候就啓動了另外一個線程去執行這個Task，當咱們調用它的結果的時候若是這個Task已經執行完畢，主線程是不用等待能夠直接拿其結果的，若是沒有執行完畢那主線程就得掛起等待了。
await 實質是在調用awaitable對象的GetResult方法
01.
static async Task Test(){
02.
Task<string> task = Task.Run(() =>{
03.
Console.WriteLine('另外一個線程在運行！'); // 這句話只會被執行一次
04.
Thread.Sleep(2000);
05.
return 'Hello World';
06.
});
07.
08.
// 這裏主線程會掛起等待，直到task執行完畢咱們拿到返回結果
09.
var result = task.GetAwaiter().GetResult();
10.
// 這裏不會掛起等待，由於task已經執行完了，咱們能夠直接拿到結果
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. 【轉】async & await 的前世此生（Updated）
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