async & await 的前世今生
内容导读
互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了async & await 的前世今生，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含6932字，纯文字阅读大概需要10分钟。
内容图文
async 和 await 出现在C# 5.0之后，给并行编程带来了不少的方便，特别是当在MVC中的Action也变成async之后，有点开始什么都是async的味道了。但是这也给我们编程埋下了一些隐患，有时候可能会产生一些我们自己都不知道怎么产生的Bug，特别是如果连线程基础没有理解的情况下，更不知道如何去处理了。那今天我们就来好好看看这两兄弟和他们的叔叔（Task）爷爷(Thread)们到底有什么区别和特点，本文将会对Thread 到 Task 再到 .NET 4.5的 async和 await，这三种方式下的并行编程作一个概括性的介绍包括：开启线程，线程结果返回，线程中止，线程中的异常处理等。
内容索引
创建
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static
void
Main(){
new
Thread(Go).Start();
// .NET 1.0开始就有的
Task.Factory.StartNew(Go);
// .NET 4.0 引入了 TPL
Task.Run(
new
Action(Go));
// .NET 4.5 新增了一个Run的方法
}
public
static
void
Go(){
Console.WriteLine(
"我是另一个线程"
);
}
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这里面需要注意的是，创建Thread的实例之后，需要手动调用它的Start方法将其启动。但是对于Task来说，StartNew和Run的同时，既会创建新的线程，并且会立即启动它。
线程池
线程的创建是比较占用资源的一件事情，.NET 为我们提供了线程池来帮助我们创建和管理线程。Task是默认会直接使用线程池，但是Thread不会。如果我们不使用Task，又想用线程池的话，可以使用ThreadPool类。
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static
void
Main() {
Console.WriteLine(
"我是主线程：Thread Id {0}"
, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
ThreadPool.QueueUserWorkItem(Go);
Console.ReadLine();
}
public
static
void
Go(
object
data) {
Console.WriteLine(
"我是另一个线程:Thread Id {0}"
,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
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传入参数
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static
void
Main() {
new
Thread(Go).Start(
"arg1"
);
// 没有匿名委托之前，我们只能这样传入一个object的参数
new
Thread(
delegate
(){
// 有了匿名委托之后...
GoGoGo(
"arg1"
,
"arg2"
,
"arg3"
);
});
new
Thread(() => {
// 当然,还有 Lambada
GoGoGo(
"arg1"
,
"arg2"
,
"arg3"
);
}).Start();
Task.Run(() =>{
// Task能这么灵活，也是因为有了Lambda呀。
GoGoGo(
"arg1"
,
"arg2"
,
"arg3"
);
});
}
public
static
void
Go(
object
name){
// TODO
}
public
static
void
GoGoGo(
string
arg1,
string
arg2,
string
arg3){
// TODO
}
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返回值
Thead是不能返回值的，但是作为更高级的Task当然要弥补一下这个功能。
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static
void
Main() {
// GetDayOfThisWeek 运行在另外一个线程中
var
dayName = Task.Run<
string
>(() => {
return
GetDayOfThisWeek(); });
Console.WriteLine(
"今天是：{0}"
,dayName.Result);
}
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共享数据
上面说了参数和返回值，我们来看一下线程之间共享数据的问题。
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private
static
bool
_isDone =
false
;
static
void
Main(){
new
Thread(Done).Start();
new
Thread(Done).Start();
}
static
void
Done(){
if
(!_isDone) {
_isDone =
true
;
// 第二个线程来的时候，就不会再执行了(也不是绝对的，取决于计算机的CPU数量以及当时的运行情况)
Console.WriteLine(
"Done"
);
}
}
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线程之间可以通过static变量来共享数据。
线程安全
我们先把上面的代码小小的调整一下，就知道什么是线程安全了。我们把Done方法中的两句话对换了一下位置 。
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private
static
bool
_isDone =
false
;
static
void
Main(){
new
Thread(Done).Start();
new
Thread(Done).Start();
Console.ReadLine();
}
static
void
Done(){
if
(!_isDone) {
Console.WriteLine(
"Done"
);
// 猜猜这里面会被执行几次？
_isDone =
true
;
}
}
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上面这种情况不会一直发生，但是如果你运气好的话，就会中奖了。因为第一个线程还没有来得及把_isDone设置成true，第二个线程就进来了，而这不是我们想要的结果，在多个线程下，结果不是我们的预期结果，这就是线程不安全。
锁
要解决上面遇到的问题，我们就要用到锁。锁的类型有独占锁，互斥锁，以及读写锁等，我们这里就简单演示一下独占锁。
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private
static
bool
_isDone =
false
;
private
static
object
_lock =
new
object
();
static
void
Main(){
new
Thread(Done).Start();
new
Thread(Done).Start();
Console.ReadLine();
}
static
void
Done(){
lock
(_lock){
if
(!_isDone){
Console.WriteLine(
"Done"
);
// 猜猜这里面会被执行几次？
_isDone =
true
;
}
}
}
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再我们加上锁之后，被锁住的代码在同一个时间内只允许一个线程访问，其它的线程会被阻塞，只有等到这个锁被释放之后其它的线程才能执行被锁住的代码。
Semaphore 信号量
我实在不知道这个单词应该怎么翻译，从官方的解释来看，我们可以这样理解。它可以控制对某一段代码或者对某个资源访问的线程的数量，超过这个数量之后，其它的线程就得等待，只有等现在有线程释放了之后，下面的线程才能访问。这个跟锁有相似的功能，只不过不是独占的，它允许一定数量的线程同时访问。
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static
SemaphoreSlim _sem =
new
SemaphoreSlim(3);
// 我们限制能同时访问的线程数量是3
static
void
Main(){
for
(
int
i = 1; i <= 5; i++)
new
Thread(Enter).Start(i);
Console.ReadLine();
}
static
void
Enter(
object
id){
Console.WriteLine(id +
" 开始排队..."
);
_sem.Wait();
Console.WriteLine(id +
" 开始执行！"
);
Thread.Sleep(1000 * (
int
)id);
Console.WriteLine(id +
" 执行完毕，离开！"
);
_sem.Release();
}
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在最开始的时候，前3个排队之后就立即进入执行，但是4和5，只有等到有线程退出之后才可以执行。
异常处理
其它线程的异常，主线程可以捕获到么？
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public
static
void
Main(){
try
{
new
Thread(Go).Start();
}
catch
(Exception ex){
// 其它线程里面的异常，我们这里面是捕获不到的。
Console.WriteLine(
"Exception!"
);
}
}
static
void
Go() {
throw
null
; }
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那么升级了的Task呢？
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public
static
void
Main(){
try
{
var
task = Task.Run(() => { Go(); });
task.Wait();
// 在调用了这句话之后，主线程才能捕获task里面的异常
// 对于有返回值的Task, 我们接收了它的返回值就不需要再调用Wait方法了
// GetName 里面的异常我们也可以捕获到
var
task2 = Task.Run(() => {
return
GetName(); });
var
name = task2.Result;
}
catch
(Exception ex){
Console.WriteLine(
"Exception!"
);
}
}
static
void
Go() {
throw
null
; }
static
string
GetName() {
throw
null
; }
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await 的原形
await后的的执行顺序
- 进入主线程开始执行
- 调用async方法，返回一个Task，注意这个时候另外一个线程已经开始运行，也就是GetName方法已经开始工作了
- 另一个线程在获取名称
- 第3步和第4步是同时进行的，主线程并没有挂起等待
- 如果另一个线程已经执行完毕，name.IsCompleted=true，主线程仍然不用挂起，直接拿结果就可以了。如果另一个线程还同有执行完毕, name.IsCompleted=false，那么主线程会挂起等待，直到返回结果为止。
只有async方法在调用前才能加await么？
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static
void
Main(){
Test();
Console.ReadLine();
}
static
async
void
Test(){
Task<
string
> task = Task.Run(() =>{
Thread.Sleep(5000);
return
"Hello World"
;
});
string
str = await task;
//5 秒之后才会执行这里
Console.WriteLine(str);
}
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答案很明显：await并不是针对于async的方法，而是针对async方法所返回给我们的Task，这也是为什么所有的async方法都必须返回给我们Task。所以我们同样可以在Task前面也加上await关键字，这样做实际上是告诉编译器我需要等这个Task的返回值或者等这个Task执行完毕之后才能继续往下走。
不用await关键字，如何确认Task执行完毕了？
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static
void
Main(){
var
task = Task.Run(() =>{
return
GetName();
});
task.GetAwaiter().OnCompleted(() =>{
// 2 秒之后才会执行这里
var
name = task.Result;
Console.WriteLine(
"My name is: "
+ name);
});
Console.WriteLine(
"主线程执行完毕"
);
Console.ReadLine();
}
static
string
GetName(){
Console.WriteLine(
"另外一个线程在获取名称"
);
Thread.Sleep(2000);
return
"Jesse"
;
}
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Task.GetAwaiter()和await Task 的区别？
- 加上await关键字之后，后面的代码都会被阻塞，直到task执行完毕有返回值的时候才会继续向下执行，这一段时间主线程会处于挂起状态。
- GetAwaiter方法会返回一个awaitable的对象（继承了INotifyCompletion.OnCompleted方法）我们只是传递了一个委托进去，等task完成了就会执行这个委托，但是并不会阻塞主线程，下面的代码会立即执行。这也是为什么我们结果里面第一句话会是 “主线程执行完毕”！
Task如何阻塞主线程？
上面的右边是属于没有阻塞的情况，和我们的await仍然有一点差别，那么在获取Task的结果前如何阻塞主线程呢？
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static
void
Main(){
var
task = Task.Run(() =>{
return
GetName();
});
var
name = task.GetAwaiter().GetResult();
Console.WriteLine(
"My name is:{0}"
,name);
Console.WriteLine(
"主线程执行完毕"
);
Console.ReadLine();
}
static
string
GetName(){
Console.WriteLine(
"另外一个线程在获取名称"
);
Thread.Sleep(2000);
return
"Jesse"
;
}
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Task.GetAwait()方法会给我们返回一个awaitable的对象，通过调用这个对象的GetResult方法就会阻塞主线程，当然也不是所有的情况都会阻塞。还记得我们Task的特性么？ 在一开始的时候就启动了另一个线程去执行这个Task，当我们调用它的结果的时候如果这个Task已经执行完毕，主线程是不用等待可以直接拿其结果的，如果没有执行完毕那主线程就得挂起等待了。
await 实质是在调用awaitable对象的GetResult方法
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static
async Task Test(){
Task<
string
> task = Task.Run(() =>{
Console.WriteLine(
"另一个线程在运行！"
);
// 这句话只会被执行一次
Thread.Sleep(2000);
return
"Hello World"
;
});
// 这里主线程会挂起等待，直到task执行完毕我们拿到返回结果
var
result = task.GetAwaiter().GetResult();
// 这里不会挂起等待，因为task已经执行完了，我们可以直接拿到结果
var
result2 = await task;
string
str = await task;
//5 秒之后才会执行这里
Console.WriteLine(str);
}
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到此为止，await就真相大白了，欢迎点评。Enjoy Coding! :)
原文：http://www.cnblogs.com/jesse2013/p/async-and-await.html
内容总结
以上是互联网集市为您收集整理的async & await 的前世今生全部内容，希望文章能够帮你解决async & await 的前世今生所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。
内容备注
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