Threads(异步和多线程）

2024-04-02 22:58:17

Task是.NET Framework3.0出现的，线程是基于线程池的，然后提供丰富的api，Thread方法很多很强大，但是太过强大，没有限制。

DoSomethingLong方法如下：

 /// <summary>
 /// 一个比较耗时耗资源的私有方法
 /// </summary>
 /// <param name="name"></param>
 private void DoSomethingLong(string name)
 {
     Console.WriteLine($"****************DoSomethingLong Start  {name}  {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
     long lResult = 0;
     for (int i = 0; i < 1_000_000_000; i++)
     {
         lResult += i;
     }
     Thread.Sleep(2000);

     Console.WriteLine($"****************DoSomethingLong   End  {name}  {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")} {lResult}***************");
 }

View Code

Task的使用：

{
    Task task = new Task(() => this.DoSomethingLong("btnTask_Click_1"));
    task.Start();
}
{
    Task task = Task.Run(() => this.DoSomethingLong("btnTask_Click_2"));
}
{
    TaskFactory taskFactory = Task.Factory;
    Task task = taskFactory.StartNew(() => this.DoSomethingLong("btnTask_Click_3"));
}

如果这样去调用：

ThreadPool.SetMaxThreads(8, 8);
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    int k = i;
    Task.Run(() =>
    {
        Console.WriteLine($"This is {k} running ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
        Thread.Sleep(2000);
    });
}

如果去掉设置最大线程的代码：

for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    int k = i;
    Task.Run(() =>
    {
        Console.WriteLine($"This is {k} running ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
        Thread.Sleep(2000);
    });
}

运行结果如下：

ThreadPool.SetMaxThreads(8, 8);

　　线程池是单例的，全局唯一的，设置后，同时并发的Task只有8个，而且是复用的，Task的线程是源于线程池的，全局的，请不要这样设置。

假如我想控制下Task的并发数量，改怎么做？

{
    Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
    stopwatch.Start();
    Console.WriteLine("在Sleep之前");
    Thread.Sleep(2000);//同步等待--当前线程等待2s 然后继续
    Console.WriteLine("在Sleep之后");
    stopwatch.Stop();
    Console.WriteLine($"Sleep耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}");
}
{
    Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
    stopwatch.Start();
    Console.WriteLine("在Delay之前");
    Task task = Task.Delay(2000)
        .ContinueWith(t =>
        {
            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine($"Delay耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}");

            Console.WriteLine($"This is ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
        });//异步等待--等待2s后启动新任务
    Console.WriteLine("在Delay之后");
    stopwatch.Stop();
    Console.WriteLine($"Delay耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}");
}

运行结果如下：

如果将最后一个stopwatch注释掉：

 {
     Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
     stopwatch.Start();
     Console.WriteLine("在Sleep之前");
     Thread.Sleep(2000);//同步等待--当前线程等待2s 然后继续
     Console.WriteLine("在Sleep之后");
     stopwatch.Stop();
     Console.WriteLine($"Sleep耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}");
 }
 {
     Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
     stopwatch.Start();
     Console.WriteLine("在Delay之前");
     Task task = Task.Delay(2000)
         .ContinueWith(t =>
         {
             stopwatch.Stop();
             Console.WriteLine($"Delay耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}");

             Console.WriteLine($"This is ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
         });//异步等待--等待2s后启动新任务
     Console.WriteLine("在Delay之后");
     //stopwatch.Stop();
     //Console.WriteLine($"Delay耗时{stopwatch.ElapsedMilliseconds}");
 }

什么时候用多线程？

　　任务并发是时候

多线程能干嘛？

　　提升速度，优化用户体验。

比如，现在有一个场景，在公司开会，领导在分配任务，不能并发，因为只能有一个领导在讲话分配任务，当任务分配下去，开发们确实可以同时开始撸代码，这个是可以并发的。

 TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
 List<Task> taskList = new List<Task>();
 taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle1", "Portal")));
 taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle2", "  DBA ")));
 taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle3", "Client")));
 taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle4", "BackService")));
 taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle5", "Wechat")));

现在要求，谁第一个完成，获得红包奖励（ContinueWhenAny）；所有完成后，一起庆祝下（ContinueWhenAll），将其放入一个List<Task>里面去

 TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
 List<Task> taskList = new List<Task>();
 taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle1", "Portal")));
 taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle2", "  DBA ")));
 taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle3", "Client")));
 taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle4", "BackService")));
 taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => this.Coding("bingle5", "Wechat")));

 //谁第一个完成，获取一个红包奖励
 taskFactory.ContinueWhenAny(taskList.ToArray(), t => Console.WriteLine($"XXX开发完成，获取个红包奖励{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}"));
 //项目完成后，一起庆祝一下
 taskList.Add(taskFactory.ContinueWhenAll(taskList.ToArray(), rArray => Console.WriteLine($"开发都完成，一起庆祝一下{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}")));

ContinueWhenAny ContinueWhenAll 非阻塞式的回调；而且使用的线程可能是新线程，也可能是刚完成任务的线程，唯一不可能是主线程

//阻塞当前线程，等着任意一个任务完成
Task.WaitAny(taskList.ToArray());//也可以限时等待
Console.WriteLine("准备环境开始部署");
//需要能够等待全部线程完成任务再继续  阻塞当前线程，等着全部任务完成
Task.WaitAll(taskList.ToArray());
Console.WriteLine("5个模块全部完成后，集中点评");

　　Task.WaitAny WaitAll都是阻塞当前线程，等任务完成后执行操作，阻塞卡界面，是为了并发以及顺序控制，网站首页：A数据库 B接口 C分布式服务 D搜索引擎，适合多线程并发，都完成后才能返回给用户，需要等待WaitAll，列表页：核心数据可能来自数据库/接口服务/分布式搜索引擎/缓存，多线程并发请求，哪个先完成就用哪个结果，其他的就不管了。

　假如说我想控制下Task的并发数量，该怎么做？ 20个

 List<Task> taskList = new List<Task>();
 for (int i = 0; i < 10000; i++)
 {
     int k = i;
     if (taskList.Count(t => t.Status != TaskStatus.RanToCompletion) >= 20)
     {
         Task.WaitAny(taskList.ToArray());
         taskList = taskList.Where(t => t.Status != TaskStatus.RanToCompletion).ToList();
     }
     taskList.Add(Task.Run(() =>
     {
         Console.WriteLine($"This is {k} running ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
         Thread.Sleep(2000);
     }));
 }

Parallel并发执行多个Action线程，主线程会参与计算---阻塞界面。等于TaskWaitAll+主线程计算

 Parallel.Invoke(() => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_1"),
     () => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_2"),
     () => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_3"),
     () => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_4"),
     () => this.DoSomethingLong("btnParallel_Click_5"));

Parallel.For(0, 5, i => this.DoSomethingLong($"btnParallel_Click_{i}"));

Parallel.ForEach(new int[] { 0, 1, 2, 3, 4 }, i => this.DoSomethingLong($"btnParallel_Click_{i}"));

ParallelOptions options = new ParallelOptions();
options.MaxDegreeOfParallelism = 3;
Parallel.For(0, 10, options, i => this.DoSomethingLong($"btnParallel_Click_{i}"));

有没有办法不阻塞？

Task.Run(() =>
{
    ParallelOptions options = new ParallelOptions();
    options.MaxDegreeOfParallelism = 3;
    Parallel.For(0, 10, options, i => this.DoSomethingLong($"btnParallel_Click_{i}"));
});

　　几乎90%以上的多线程场景，以及顺序控制，以上的Task的方法就可以完成，如果你的多线程场景太复杂搞不定，那么请梳理一下你的流程，简化一下。建议最好不要线程嵌套线程，两三次勉强能懂，三层就hold不住了，更多的只能求神。

多线程异常：

try
{

    List<Task> taskList = new List<Task>();
    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {
        string name = $"btnThreadCore_Click_{i}";
        taskList.Add(Task.Run(() =>
        {
            if (name.Equals("btnThreadCore_Click_11"))
            {
                throw new Exception("btnThreadCore_Click_11异常");
            }
            else if (name.Equals("btnThreadCore_Click_12"))
            {
                throw new Exception("btnThreadCore_Click_12异常");
            }
            else if (name.Equals("btnThreadCore_Click_38"))
            {
                throw new Exception("btnThreadCore_Click_38异常");
            }
            Console.WriteLine($"This is {name}成功 ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
        }));
    }
    //多线程里面抛出的异常，会终结当前线程；但是不会影响别的线程；
    //那线程异常哪里去了？ 被吞了，
    //假如我想获取异常信息，还需要通知别的线程
    Task.WaitAll(taskList.ToArray());//1 可以捕获到线程的异常
}
catch (AggregateException aex)//2 需要try-catch-AggregateException
{
    foreach (var exception in aex.InnerExceptions)
    {
        Console.WriteLine(exception.Message);
    }
}
catch (Exception ex)//可以多catch  先具体再全部
{
    Console.WriteLine(ex);
}
//线程异常后经常是需要通知别的线程，而不是等到WaitAll，问题就是要线程取消
//工作中常规建议：多线程的委托里面不允许异常，包一层try-catch,然后记录下来异常信息，完成需要的操作

线程取消：

                //多线程并发任务，某个失败后，希望通知别的线程，都停下来，how？
                //Thread.Abort--终止线程；向当前线程抛一个异常然后终结任务；线程属于OS资源，可能不会立即停下来
                //Task不能外部终止任务，只能自己终止自己(上帝才能打败自己)

                //cts有个bool属性IsCancellationRequested 初始化是false
                //调用Cancel方法后变成true(不能再变回去),可以重复cancel
                try
                {
                    CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
                    List<Task> taskList = new List<Task>();
                    for (int i = 0; i < 50; i++)
                    {
                        string name = $"btnThreadCore_Click_{i}";
                        taskList.Add(Task.Run(() =>
                        {
                            try
                            {
                                if (!cts.IsCancellationRequested)
                                    Console.WriteLine($"This is {name} 开始 ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");

                                Thread.Sleep(new Random().Next(50, 100));

                                if (name.Equals("btnThreadCore_Click_11"))
                                {
                                    throw new Exception("btnThreadCore_Click_11异常");
                                }
                                else if (name.Equals("btnThreadCore_Click_12"))
                                {
                                    throw new Exception("btnThreadCore_Click_12异常");
                                }
                                else if (name.Equals("btnThreadCore_Click_13"))
                                {
                                    cts.Cancel();
                                }
                                if (!cts.IsCancellationRequested)
                                {
                                    Console.WriteLine($"This is {name}成功结束 ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
                                }
                                else
                                {
                                    Console.WriteLine($"This is {name}中途停止 ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
                                    return;
                                }
                            }
                            catch (Exception ex)
                            {
                                Console.WriteLine(ex.Message);
                                cts.Cancel();
                            }
                        }, cts.Token));
                    }
                    //1 准备cts  2 try-catch-cancel  3 Action要随时判断IsCancellationRequested
                    //尽快停止，肯定有延迟，在判断环节才会结束

                    Task.WaitAll(taskList.ToArray());
                    //如果线程还没启动，能不能就别启动了？
                    //1 启动线程传递Token  2 异常抓取  
                    //在Cancel时还没有启动的任务，就不启动了；也是抛异常，cts.Token.ThrowIfCancellationRequested
                }
                catch (AggregateException aex)
                {
                    foreach (var exception in aex.InnerExceptions)
                    {
                        Console.WriteLine(exception.Message);
                    }
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    Console.WriteLine(ex.Message);
                }

View Code

临时变量：

 for (int i = 0; i < 5; i++)
 {
     Task.Run(() =>
     {
         Console.WriteLine($"This is btnThreadCore_Click_{i} ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
     });
 }

为什么运行结果后，都是5呢？

　　临时变量问题，线程是非阻塞的，延迟启动的；线程执行的时候，i已经是5了

那么该如何解决呢？

　　每次都声明一个变量k去接收，k是闭包里面的变量，每次循环都有一个独立的k，5个k变量 1个i变量

for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    int k = i;
    Task.Run(() =>
    {
        Console.WriteLine($"This is btnThreadCore_Click_{i}_{k} ThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
    });
}

这样再运行，结果就正常了。

线程安全&lock：

线程安全：如果你的代码在进程中有多个线程同时运行这一段，如果每次运行的结果都跟单线程运行时的结果一致，那么就是线程安全的

线程安全问题一般都是有全局变量/共享变量/静态变量/硬盘文件/数据库的值，只要多线程都能访问和修改

发生是因为多个线程相同操作，出现了覆盖，怎么解决？

1 Lock解决多线程冲突

Lock是语法糖，Monitor.Enter,占据一个引用，别的线程就只能等着

推荐锁是private static readonly object，

A不能是Null，可以编译不能运行;

B 不推荐lock(this),外面如果也要用实例，就冲突了

//Test test = new Test();
//Task.Delay(1000).ContinueWith(t =>
//{
//    lock (test)
//    {
//        Console.WriteLine("*********Start**********");
//        Thread.Sleep(5000);
//        Console.WriteLine("*********End**********");
//    }
//});
//test.DoTest();

//C 不应该是string； string在内存分配上是重用的，会冲突
//D Lock里面的代码不要太多，这里是单线程的
Test test = new Test();
string student = "水煮鱼";
Task.Delay(1000).ContinueWith(t =>
{
    lock (student)
    {
        Console.WriteLine("*********Start**********");
        Thread.Sleep(5000);
        Console.WriteLine("*********End**********");
    }
});
test.DoTestString();
//2 线程安全集合
//System.Collections.Concurrent.ConcurrentQueue<int>

//3 数据分拆，避免多线程操作同一个数据；又安全又高效

for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    this.iNumSync++;
}
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    Task.Run(() =>
    {
        lock (Form_Lock)//任意时刻只有一个线程能进入方法块儿，这不就变成了单线程
        {
            this.iNumAsync++;
        }
    });
}
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    int k = i;
    Task.Run(() => this.iListAsync.Add(k));
}

Thread.Sleep(5 * 1000);
Console.WriteLine($"iNumSync={this.iNumSync} iNumAsync={this.iNumAsync} listNum={this.iListAsync.Count}");
//iNumSync 和  iNumAsync分别是多少   9981/9988  1到10000以内

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