本文主要参考:
https://www.cnblogs.com/qtiger/p/13497807.html
ThreadPool中有若干数量的线程。当有任务需要处理时,会从线程池中获取一个空闲的线程来执行任务,任务执行完毕后线程不会销毁,而是被线程池回收以供后续任务使用。当线程池中所有的线程都被占用,又有新任务要处理时,线程池会新建一个线程来处理该任务。如果线程数量达到设置的最大值,任务会排队,等待其他任务释放线程后再执行。ThreadPool相对于Thread来说可以减少线程的创建,有效减小系统开销。但是ThreadPool不能控制线程的执行顺序,也不能获取线程池内线程取消/异常/完成的通知,即不能有效监控和控制线程池中的线程。因此NET4.0在ThreadPool的基础上推出了Task。Task拥有线程池的优点,同时也解决了使用线程池不易控制的弊端。
1.无返回值的Task的创建和执行
using System; using System.Threading.Tasks; using System.Threading; namespace TaskDemo { class Program { static void Main(string[] args) { // 实例化一个Task,通过Start方法启动 Task task = new Task( () => { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine($"NEW实例化一个task,线程ID为{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); } ); task.Start(); // Task.Factory.StartNew(Action action)创建和启动一个Task Task task2 = Task.Factory.StartNew( () => { Thread.Sleep(500); Console.WriteLine($"Task.Factory.StartNew方式创建一个task,线程ID为{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); }); // Task.Run(Action action)将任务放在线程池队列,返回并启动一个Task Task task3 = Task.Run( () => { Thread.Sleep(200); Console.WriteLine($"Task.Run方式创建一个task,线程ID为{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); }); Console.WriteLine("执行主线程"); Console.Read(); } } }
运行结果:
2.用Task.Result获取返回值的Task的创建和执行
namespace TaskDemo { class Program { static void Main(string[] args) { // 有返回值的启动task Task<string> task = new Task<string>( () => { Thread.Sleep(1000); return $"NEW实例化一个task,线程ID为{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"; } ); task.Start(); // Task.Factory.StartNew(Action action)创建和启动一个Task Task<string> task2 = Task.Factory.StartNew( () => { Thread.Sleep(3000); return $"Task.Factory.StartNew方式创建一个task,线程ID为{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"; }); // Task.Run(Action action)将任务放在线程池队列,返回并启动一个Task Task<string> task3 = Task.Run( () => { Thread.Sleep(2000); return $"Task.Run方式创建一个task,线程ID为{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"; }); Console.WriteLine("执行主线程"); Console.WriteLine(task.Result); Console.WriteLine(task2.Result); Console.WriteLine(task3.Result); Console.Read(); } } }
运行结果:
可见Task.Result获取返回值时会阻塞线程。本例中,必须等到task2执行完成,获取到返回值后,才能继续执行task3。但是上面两个例子中的Task的执行都是异步的,不会阻塞主线程。
3.同步执行Task,会阻塞主线程
namespace TaskDemo { class Program { static void Main(string[] args) { Task task = new Task( () => { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("执行Task结束"); } ); // 同步执行,会阻碍主线程 task.RunSynchronously(); Console.WriteLine("执行主线程"); Console.Read(); } } }
运行结果:
4.Task的阻塞方法(Wait/WaitAll/WaitAny)
4.1Thread阻塞线程的方法
使用thread.Join()方法可阻塞主线程
namespace TaskDemo { class Program { static void Main(string[] args) { Thread thread1 = new Thread( () => { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("线程1执行完毕"); }); thread1.Start(); Thread thread2 = new Thread( () => { Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine("线程2执行完毕"); }); thread2.Start(); //阻塞主线程 thread1.Join(); thread2.Join(); Console.WriteLine("主线程执行完毕"); Console.Read(); } } }
运行结果:
使用Thread.Join()方法的弊端包括:
- 如果要实现很多线程的阻塞,每个线程都要调用一次Join()方法;
- 如果让所有的线程执行完毕(或任一线程执行完毕)时,立即解除阻塞,使用Join()方法不容易实现。
4.2使用Task Wait/WaitAll/WaitAny方法,实现阻塞线程
- task.Wait()表示等待task执行完毕,类似于thread.Join()
- task.WaitAll(Task[] tasks)表示只有所有的task都执行完毕再解除阻塞
- task.WaitAny(Task[] tasks)表示只要有一个task执行完毕就解除阻塞
Task task1 = new Task( () => { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("线程1执行完毕"); }); task1.Start(); Task task2 = new Task( () => { Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine("线程2执行完毕"); }); task2.Start(); // 阻塞主线程。task1和task2都执行完毕再执行主线程 //task1.Wait(); //task2.Wait(); Task.WaitAll(new Task[] { task1, task2 }); Console.WriteLine("主线程执行完毕"); Console.Read();
运行结果:
使用task1.Wait(); task2.Wait()可以达到同样的目的。如果把WaitAll改成WaitAny,则运行结果如下所示:
5.Task的延续操作(WhenAny/WhenAll/ContinueWith)
Wait/WaitAll/WaitAny方法返回值都是void,这些方法只是单纯的实现阻塞线程。使用WhenAny/WhenAll/ContinueWith方法可以让task执行完毕后,继续执行后续操作,这些方法执行完成返回一个task实例。
- task.WhenAll(Task[] tasks)表示所有的task都执行完毕后再去执行后续的操作
- task.WhenAny(Task[] tasks)表示任一task执行完毕后就开始执行后续操作
Task task1 = new Task( () => { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("线程1执行完毕"); }); task1.Start(); Task task2 = new Task( () => { Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine("线程2执行完毕"); }); task2.Start(); Task.WhenAll(new Task[] { task1, task2 }).ContinueWith( (t) => { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("执行后续操作完毕"); }); Console.WriteLine("主线程执行完毕"); Console.Read();
运行结果:
WhenAll/WhenAny方法并不会阻塞主线程。也可以使用Task.Factory.ContinueWhenAll来实现
Task.Factory.ContinueWhenAll(new Task[] { task1, task2 }, (t) => { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("执行后续操作完毕"); });
6.Task的任务取消(CancellationTokenSource)
6.1Thread取消任务执行
通过设置一个变量来控制任务是否停止。
bool isStop = false; int index = 0; Thread thread1 = new Thread( () => { Console.WriteLine($"thread1的线程ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); while (!isStop) { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine($"第{++index}次执行,线程运行中..."); } }); thread1.Start(); Console.WriteLine($"主线程开始执行,主线程的ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); // 5s后取消任务执行 Thread.Sleep(5000); isStop = true; Console.WriteLine("主线程执行完毕"); Console.Read();
运行结果:
6.2Task取消任务执行
使用专门类CancellationTokenSource来取消任务执行。
CancellationTokenSource source = new CancellationTokenSource(); int index = 0; Task task1 = new Task( () => { while (!source.IsCancellationRequested) { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine($"第{++index}次执行,线程运行中..."); } }); task1.Start(); Console.WriteLine("主线程开始执行"); Thread.Sleep(5000); source.Cancel(); Console.WriteLine("主线程执行完毕"); Console.Read();
运行结果:
还可以使用source.CancelAfter(5000)实现5s后自动取消任务,即Thread.Sleep(5000); source.Cancel();这两条代码由source.CancelAfter(5000)取代。运行结果:
注意这两次运行结果中,“主线程执行完毕”的区别。也可以通过source.Token.Register(Action action)注册取消任务触发的回调函数。
CancellationTokenSource source = new CancellationTokenSource(); source.Token.Register( () => { Console.WriteLine("任务被取消后执行的操作"); }); int index = 0; Task task1 = new Task( () => { Console.WriteLine($"task1的线程ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); while (!source.IsCancellationRequested) { Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine($"第{++index}次执行,线程运行中..."); } }); task1.Start(); Console.WriteLine($"主线程开始执行,主线程的ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); source.CancelAfter(5000); Console.WriteLine("主线程执行完毕"); Console.Read();
运行结果:
7.异步方法(async/await)
async static Task<string>GetContentAsync(string fileName) { Console.WriteLine($"当前线程ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); Console.WriteLine($"开始读取文件:{DateTime.Now}"); Thread.Sleep(1000); using(StreamReader sr = new StreamReader(fileName)) { string program = await sr.ReadToEndAsync(); Console.WriteLine($"读取文件结束:{DateTime.Now}"); return program; } } // 同步读取文件内容 static string GetContent(string fileName) { using (StreamReader sr = new StreamReader(fileName)) { string program = sr.ReadToEnd(); return program; } } static void Main(string[] args) { string path = @"D:\Demos\TaskDemo\postdata.txt"; Console.WriteLine($"主线程ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); Console.WriteLine($"主程序执行开始:{DateTime.Now}"); string content = GetContentAsync(path).Result; Console.WriteLine($"主程序输入结果:{content}"); Console.WriteLine($"主程序执行结束:{DateTime.Now}"); Console.Read(); }
运行结果:
主程序等待GetContentAsync方法执行完毕后,获取到返回值后才继续执行。这说明,如果调用方法要从调用中获取一个T类型的值,异步方法的返回类型必须是Task<T>,而且调用会获取到返回值后才会继续执行下去。如果仅仅是调用一下异步方法,不和异步方法做其他交互,则将异步方法签名返回值为void,这种调用形式也被称为“调用并忘记”。
async static void GetContentAsync(string fileName) { Console.WriteLine($"当前线程ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); Console.WriteLine($"开始读取文件:{DateTime.Now}"); Thread.Sleep(1000); using(StreamReader sr = new StreamReader(fileName)) { string program = await sr.ReadToEndAsync(); Console.WriteLine($"读取文件结束:{DateTime.Now}"); } }
static void Main(string[] args) { string path = @"D:\Demos\TaskDemo\postdata.txt"; Console.WriteLine($"主线程ID是{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"); Console.WriteLine($"主程序执行开始:{DateTime.Now}"); GetContentAsync(path); Console.WriteLine($"主程序执行结束:{DateTime.Now}"); Console.Read(); }
运行结果: