async & await 的前世今生

一、創建線程

    class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            new Thread(Go).Start();    // .NET 1.0開始就有的
            Task.Factory.StartNew(Go); // .NET 4.0 引入了 TPL
            Task.Run(new Action(Go));  // .NET 4.5 新增了一個Run的方法

            Console.Read();
        }

        public static void Go()
        {
            Console.WriteLine("我是另一個線程");
        }
    }

這里面需要注意的是，創建Thread的實例之后，需要手動調用它的Start方法將其啟動。但是對於Task來講，StartNew和Run的同時，既會創建新的線程，並且會立即啟動它。

二、線程池

線程的創建是比較占用資源的一件事情，.NET為我們提供了線程池來幫助我們創建和管理線程。Task是默認會直接使用線程池的，但是Thread不會。如果我們不使用Task，又想用線程池的話，可以使用ThreadPool類。

namespace 異步
{
    class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("我是主線程：Thread Id {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

            ThreadPool.QueueUserWorkItem(Go);

            Console.Read();
        }

        public static void Go(object data)
        {
            Console.WriteLine("我是另一個線程：Thread Id {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        }
    }
}

三、傳入參數

    class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            //沒有匿名委托之前，我們只能這樣傳入一個object的參數
            new Thread(Go).Start();

            //有了匿名委托之后...
            new Thread(delegate()
            {
                GoGoGo("arg1", "arg2", "arg3");
            }).Start();

            //當然，還可以使用Lambda
            new Thread(() => GoGoGo("arg1", "arg2", "arg3")).Start();


            //Task能這么靈活，也是因為有了Lambda.
            Task.Run(() => GoGoGo("", "", ""));

            Console.Read();
        }

        public static void Go(object name)
        {

        }

        public static void GoGoGo(string arg1, string arg2, string arg3)
        {

        }
    }

 

四、返回值 

Thread是不能返回值的，但是作為更高級的Task當然要彌補這個功能了。

    class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            var dayName = Task.Run<string>(() => GetDayOfThisWeek());

            Console.WriteLine("今天是：{0}", dayName.Result);

            Console.Read();
        }

        private static string GetDayOfThisWeek()
        {
            return "Sunday";
        }
    }

 

五、數據共享

    class Program
    {
        private static bool _isDone = false;

        private static void Main(string[] args)
        {
            new Thread(Done).Start();

            new Thread(Done).Start();

            Console.Read();
        }

        private static void Done()
        {
            if (!_isDone)
            {
                //第二個線程來的時候，就不會再執行了。
                _isDone = true;

                Console.WriteLine("Done");
            }
        }
    }

線程之間可以通過static變量來共享數據。

 

六、線程安全

我們把上面的代碼小小的調整一下，就知道什么是線程安全了。

class Program
    {
        private static bool _isDone = false;

        private static void Main(string[] args)
        {
            new Thread(Done).Start();

            new Thread(Done).Start();

            Console.Read();
        }

        private static void Done()
        {
            if (!_isDone)
            {

                Console.WriteLine("Done");

                _isDone = true;

            }
        }
    }

 

不一定會執行兩次，但是如果你運氣好的話，就會中獎了。因為第一個線程還沒來得及把_isDone設置為true，第二個線程就進來了。而這不是我們想要的結果，在多個線程下，結果不是我們的預期結果，這就是線程不安全。

 

七、鎖

要解決上面遇到的問題，我們就要用到鎖。鎖有很多種，我們這里就簡單演示一下獨占鎖。

 class Program
    {
        private static object _lock = new object();

        private static bool _isDone = false;

        private static void Main(string[] args)
        {
            new Thread(Done).Start();

            new Thread(Done).Start();

            Console.Read();
        }

        private static void Done()
        {
            lock (_lock)
            {
                if (!_isDone)
                {

                    Console.WriteLine("Done");

                    _isDone = true;

                }
            }
        }
    }

再我們加上鎖之后，被鎖住的代碼在同一時間內只允許一個線程訪問，其它的線程會被阻塞，只有等到這個鎖被釋放之后其它的線程才能執行被鎖住的代碼。

 

 八、信號量

它可以控制對某一段代碼或者對某個資源訪問的線程的數量，超過這個數量之后，其它的線程就得等待，只有等現在占用的線程釋放了之后，下面的線程才能訪問。這個跟鎖和相似的功能，只不過不是獨占的，它允許一定數量的線程同時訪問。

 class Program
    {
        private static SemaphoreSlim _semaphore = new SemaphoreSlim(3);

        private static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 1; i <= 5; i++)
            {
                new Thread(Enter).Start(i);
            }

            Console.Read();
        }

        private static void Enter(object id)
        {
            Console.WriteLine(id + "開始排隊...");

            _semaphore.Wait();

            Console.WriteLine(id + "開始執行...");

            Thread.Sleep(1000 * (int)id);

            Console.WriteLine(id + "執行完畢，離開！");

            _semaphore.Release();
        }
    }

在最開始的時候，前3個排隊之后就立即進行執行，但是4和5，只有等到有線程退出之后才開始執行。

 

九、異常處理

其他線程的異常，主線程可以捕獲到么？

  class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            try
            {
                new Thread(Go).Start();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                //其他線程里面的異常，我們這里面是捕獲不到的。
                Console.WriteLine("exception");
            }

            Console.ReadKey();
        }

        private static void Go()
        {
            throw new Exception();
        }
    }

 class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            try
            {
                var task = Task.Run(() => Go());

                //在調用了這句話之后，主線程才能捕獲task里面的異常。
                task.Wait();

                //對於有返回值的Task,我們接收了它的返回值就不需要在調用wait方法了
                //GetName里面的異常我們也可以捕獲到。
                var task2 = Task.Run(() => GetName());

                var name = task2.Result;
            }
            catch (Exception ex)
            {
                //其他線程里面的異常，我們這里面是捕獲不到的。
                Console.WriteLine("exception");
            }

            Console.ReadKey();
        }

        private static void Go()
        {
            throw new Exception();
        }

        private static string GetName()
        {
            throw new Exception();
        }
    }

 

 十、async/await

1.初識asnyc/await

        static void Main(string[] args)
        {
            Test();

            Console.WriteLine("Main");

            Console.ReadLine();
        }

        static async void Test()
        {
            Task<string> task = Task.Run(() =>
            {
                Thread.Sleep(5000);

                return "Hello World";
            });

            string str = await task;

            Console.WriteLine(str);
        }

2.只有async方法在調用前才能加await么

答案很明顯：await並不是針對async的方法，而是針對async方法返回給我們的task，這也是為什么所有的async方法都必須返回給我們Task。所以我們同樣可以在Task前面也加上await關鍵字，這樣做實際上是告訴編譯器我需要等這個Task的返回值或者等這個Task執行完畢之后才能繼續往下走。

3.不用await關鍵字，如何確認Task執行完畢了

 class Program
    {

        static void Main(string[] args)
        {
            var task = Task.Run(() => GetName());

            task.GetAwaiter().OnCompleted(() =>
            {
                var name = task.Result;

                Console.WriteLine("My name is {0}", name);
            });

            Console.WriteLine("主線程執行完畢");

            Console.ReadLine();
        }

        private static string GetName()
        {
            Console.WriteLine("另外一個線程在獲取名字");

            Thread.Sleep(3000);

            return "Jesse";
        }
    }

3.Task.GetAwaiter和await Task的區別

• 加上await關鍵字，方法后面的代碼會全部掛起，直到Task執行完畢有返回值的時候才會繼續向下執行。
• GetAwaiter方法會返回一個awaitable的對象，我們只是傳遞了一個委托進去，等task完成了就會執行這個委托，下面的代碼會立即執行。

4.await實質是在調用awaitable對象的GetResult方法