大話異步與並行（一）

很久沒安下心來寫博客了，幾年的開發過程中，對於異步與並行的了解也隨着清淅起來。首先很多人問我，異步與並行的區別，那么我們來了解下概念。

本博文寫的主旨是用最白話的語言來說明問題，不想照搬概念。

在古老的單核計算機中，一般是單核的，並行也只是在進程中交替的執行，表現出來的像並行執行一樣，只是時間比較短，在多核處理器的計算機中，進程不僅可以交替執行，而且可以重疊執行，所以說，並行，只有在多核處理器中才有真正意義。很多人可能會突然不理解，並行與並發，是什么區別，並行，就像兩種時刻相同的進程同一時刻運行，而並發不一定同一時刻運行，這就微妙的區別。

就拿訂單來說吧，在下單超大的情況下，A用戶下了一個訂單，還沒有來及結束，B用戶又下了一個訂單。那么，這時最有可能發行的情況就是並發事件。

那么我們今天重點說說異步，異步，是相對於同步來說的，我們知道，應用程序都是由一個主線程來運行的，這個主線程，是按照順序來處理我們寫的邏緝代碼的，這就是同步，引用異步的好處是，在不打撓主線程的前提下，繼續開放一個線程來指行其它的事情，就相當於，把部分工作交接給別人，當別人做好了后，然后，對我說，你交待的任務我已做好了。別人做好的工作交待給我的過程，相當於結果的返回中斷。

異步最終的目的就是給我們帶來更高效的時間效應，它是一種結果，而實現這個異步的可能是異步委托，線程池，線程等等，只不過是一種方法或途徑罷了，這就是線程與異步的最好詮釋。

下面來說說異步自然缺少不了多線程這個重頭戲。

實現多線程方式很多，下面一個一個的講起。

1.投票

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        public delegate decimal TakeDelegate(decimal data, int ms);  
  
        static void Main(string[] args)  
        {

            DateTime now = DateTime.Now;

            TakeDelegate dl = SaveBankAccount;
            IAsyncResult ar=  dl.BeginInvoke(1, 200, null, null);

            while(!ar.IsCompleted)
            {
                Console.WriteLine("main thread wating current run at treadID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                Thread.Sleep(50);
            }

            decimal result = dl.EndInvoke(ar);
            Console.WriteLine("CurrentMoney:{0}", result);
            Console.WriteLine("runtime:{0}", (DateTime.Now-now).TotalSeconds);
            Console.WriteLine("main thread IsBackground " + Thread.CurrentThread.IsBackground);
            Console.ReadKey();
        }
  
        static decimal SaveBankAccount(decimal money,int ms)
        {
            Console.WriteLine("SaveBankAccount thread started! current run at treadID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine("SaveBankAccount thread IsBackground " + Thread.CurrentThread.IsBackground);
            Thread.Sleep(ms);
            Console.WriteLine("SaveBankAccount thread completed!");
            return ++money;
        }

    }
}

一直都在想一個問題，為什么這種方式名字叫投票！百度 google都沒有結果，最后想着想着也就想清楚了，所謂投票，就是對結果的一種猜測，“是否結束投票”

2.異步回調

 

 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        public delegate decimal TakeDelegate(decimal money,int ms);
        static DateTime now = DateTime.Now;

        static void Main(string[] args)  
        {
            TakeDelegate dl = SaveBankAccount;
            var ar = dl.BeginInvoke(1, 200, AsyncCallBack,dl);

            while(!ar.IsCompleted)
            {
                Console.WriteLine("main thread wating current run at treadID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                Thread.Sleep(50);
            }
            Console.ReadKey();
        }
  
        static decimal SaveBankAccount(decimal money,int ms)
        {
            Console.WriteLine("SaveBankAccount thread started! current run at treadID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine("SaveBankAccount thread IsBackground " + Thread.CurrentThread.IsBackground);
            Thread.Sleep(ms);
            Console.WriteLine("SaveBankAccount thread completed!");
            return ++money;
        }

        static void AsyncCallBack(IAsyncResult ar)
        {
            if (ar == null)
            {
                throw new ArgumentNullException("ar");
            }

            TakeDelegate dl = ar.AsyncState as TakeDelegate;

            decimal result = dl.EndInvoke(ar);
            Console.WriteLine("CurrentMoney:{0}", result);
            Console.WriteLine("runtime:{0}", (DateTime.Now - now).TotalSeconds);
            Console.WriteLine("main thread IsBackground " + Thread.CurrentThread.IsBackground);
         
        }
    }
}

這個方法是在投票的基礎，加入了回調函數而已。還有一種方法於投票差不多，就是等待句柄（AsyncWaitHandle），這個方法與投票沒有太大的差異。沒事的同學可以百度一下，這里就不多說了。

如果說到這里，那么，我想微軟也太失敗了，因為這樣玩異步太操心，那么多的代碼。

隨着時間的推移，微軟在.net3.0 C# 3.0的大包裹越來越健全 拉姆達（lambda）表達式與匿名方法 孕育而生。

好吧，我們對上面的代碼是時候要簡化的必要了。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {


        static void Main(string[] args)
        {
            DateTime now = DateTime.Now;
            Func<decimal, int, decimal> f = SaveBankAccount;

            var ar = f.BeginInvoke(1, 200, (r) =>
            {
                if (r == null)
                {
                    throw new ArgumentNullException("r");
                }
                Console.WriteLine("CurrentMoney:{0}", f.EndInvoke(r));
                Console.WriteLine("runtime:{0}", (DateTime.Now - now).TotalSeconds);
                Console.WriteLine("main thread IsBackground " + Thread.CurrentThread.IsBackground);

            }, null);

            while (!ar.IsCompleted)
            {
                Console.WriteLine("main thread wating current run at treadID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                Thread.Sleep(50);
            }
            Console.ReadKey();
        }

        static decimal SaveBankAccount(decimal money, int ms)
        {
            Console.WriteLine("SaveBankAccount thread started! current run at treadID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine("SaveBankAccount thread IsBackground " + Thread.CurrentThread.IsBackground);
            Thread.Sleep(ms);
            Console.WriteLine("SaveBankAccount thread completed!");
            return ++money;
        }
    }
}

 

再次狠狠的優化

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {


        static void Main(string[] args)
        {
            DateTime now = DateTime.Now;
            Func<decimal, int, decimal> f = (money, ms) =>
            {
                Console.WriteLine("SaveBankAccount thread started! current run at treadID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                Console.WriteLine("SaveBankAccount thread IsBackground " + Thread.CurrentThread.IsBackground);
                Thread.Sleep(ms);
                Console.WriteLine("SaveBankAccount thread completed!");
                return ++money;
            };

            var ar = f.BeginInvoke(1, 200, (r) =>
            {
                if (r == null)
                {
                    throw new ArgumentNullException("r");
                }
                Console.WriteLine("CurrentMoney:{0}", f.EndInvoke(r));
                Console.WriteLine("runtime:{0}", (DateTime.Now - now).TotalSeconds);
                Console.WriteLine("main thread IsBackground " + Thread.CurrentThread.IsBackground);

            }, null);

            while (!ar.IsCompleted)
            {
                Console.WriteLine("main thread wating current run at treadID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                Thread.Sleep(50);
            }
            Console.ReadKey();
        }

    }
}

着重看下兩個划框的部分，lambda表達式采用匿名方法成功的簡化了傳統的方式，里面的參數獲取，將來的更為便捷，所以四個參數后，用了null。

public delegate TResult Func<in T, out TResult>(T arg) 委托 是微軟在.net 3.5 再次對delegate的封裝,第一個參數是輸入參數，第二個是返回參數，此時，我們不用太辛苦的到處聲明委托，這點微軟也給我們省了，不得不說，代碼的優美不是java能比的。

細心的朋友可能看到上面一段代碼 IsBackground 這個時候，表示線程是前台線程還是后台線程。

前台線程與后台線程的區別：

就像word文檔一樣，打開word 即開啟了word主線程即前台線程，諸如 語法檢查屬於后台線程，仔細想想，這樣設計，還是有道理的，當關閉了word前台主線程，后台線程語法檢查也沒有必要了。

一個進程里必須有一個前台線程，不一定有后台線程。當前台線程已結束的時候，后台線程也將結束。

看下面代碼

 

通常，應該將被動偵聽活動的線程設置為后台線程，而將負責發送數據的線程設置為前台線程，這樣，在所有的數據發送完畢之前該線程不會被終止。只有在確認線程被系統隨意終止沒有不利影響時，才應該使用后台線程。如果線程正在執行必須完成的敏感操作或事務操作，或者需要控制關閉線程的方式以便釋放重要資源，則使用前台線程。

例如 《C#高級編程》中有個例子--如果關閉Word程序，拼寫檢查器還在運行其進程就沒有意義了。在關閉應用程序時拼寫檢查器線程就可以關閉。

 小結：本節只是對於基礎知識線程與異步委托作了個簡單的復習，讓我聯想到，主線程也好，新開的線程也好，無非都是線程的部分，線程更多的是一種方法，而異步是一個需要線程支撐的結果，所以可以在任何線程上開啟異步的操作，因為主線程都可以開啟異步嘛。

 

 未完待續...