C# .Net学习笔记—— 异步和多线程（Task）

一、概念

Task是DotNet3.0之后所推出的一种新的使用多线程的方式，它是基于ThreadPool线程进行封装的。

二、使用多线程的时机

任务能够并发运行的时候，提升速度；优化体验

三、基本使用方法

        private void button5_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Log.Info($"Task Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}  {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}");
            Task.Run(() => this.DoSomethingLong("BtnTask_Click1"));
            Task.Run(() => this.DoSomethingLong("BtnTask_Click2"));
            Log.Info($"Task End {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}  {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}");
        }

        private void DoSomethingLong(string name)
        {
            Log.Info($"DoSomethingLong Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {name} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}");
            long result = 0;
            for (int i = 0; i < 10000000; i++)
            {
                result += i;
            }
            Thread.Sleep(2000);
            Log.Info($"DoSomethingLong End {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {name} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}");
        }

方法一：

Task.Run(() => this.DoSomethingLong("BtnTask_Click1"));

方法二（这种方式是在DotNet4.0之后出现的）：

TaskFactory taskFactory = Task.Factory;
taskFactory.StartNew(() => this.DoSomethingLong("btnTask_Click3"));

方法三：

new Task(() => this.DoSomethingLong("btnTask_Click4")).Start();

四、小案例

题目：现在我有一个项目，产品经理负责提需求，设计产品（主线程）。五位同学分别执行策划、前端、后端、数据库、服务器（子线程）。等所有工作完成后（所有子线程运行结束），再通知甲方过来验收

       //什么时候用多线程？
        //任务能并发进行;
        private void button7_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            List taskList = new List();

            Log.Info($"项目经理启动一个项目...{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            Log.Info($"前置的准备工作...{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            Log.Info($"开始变成...{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");

            taskList.Add(Task.Run(() => this.Coding("周同学", "负责策划")));
            taskList.Add(Task.Run(() => this.Coding("黄同学", "负责前端")));
            taskList.Add(Task.Run(() => this.Coding("林同学", "负责后端")));
            taskList.Add(Task.Run(() => this.Coding("陈同学", "负责数据库")));
            taskList.Add(Task.Run(() => this.Coding("陈同学", "负责服务器")));

            //会阻塞当前线程，等着某个任务完成后才进行下一行，卡界面
            Task.WaitAny(taskList.ToArray());
            Log.Info($"已经有一个人完成了...{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            //多线程加快速度，但是全部任务完成后才能执行的操作
            Task.WaitAll(taskList.ToArray()); //会阻塞当前线程，等着全部任务完成后，才会进入下一行,卡界面
            Log.Info("告诉甲方验收，上线使用");


            //Task.WhenAny(taskList.ToArray()).ContinueWith(t =>
            //{
            //    Log.Info($"哈哈哈哈我第一个做完了...{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            //});
            //Task.WhenAll(taskList.ToArray()).ContinueWith(t =>
            //{
            //    Log.Info($"部署环境，联调测试...{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            //});
        }


        private void Coding(string name, string task)
        {
            Log.Info($"Coding {name} Start {task} 线程号：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}  时间：{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}");
            long result = 0;
            for (int i = 0; i < 1000000000; i++)
            {
                result += i;
            }
            Log.Info($"Coding {name} End {task} 线程号：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}  时间：{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}");
        }

知识点：

1、这里Task.WaitAll()会阻塞当前线程，等着全部任务完成后才会继续下一行。这种方式会卡界面

2、Task.WaitAll()第二个参数也可以带参，限时等待

3、Task.WaitAny(taskList.ToArray()) ； 会阻塞当前线程，等着某个任务完成后才进行下一行，卡界面

 WaitAll的使用时机（以某宝为例）：

一个业务查询操作有多个数据源，首页-多线程并发-拿到全部数据后才能返回

WaitAny的使用时机（以某宝为例）：

一个商品搜索有多个数据源，商品搜索-多个数据源-多线程并发-只需要一个结果即可

WaitAll和WaitAny都是阻塞方法，需要完成后再继续，这会导致卡界面 

 WhenAll和WhenAny是非阻塞方法，不会导致卡界面

 五、控制最大线程的并发数量

       private void button8_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Log.Info($"Coding Start 线程号：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}  时间：{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}");

            ThreadPool.SetMinThreads(8, 8);
            for (int i = 0; i < 100; i++)
            {
                Task.Run(() => 
                {
                    Log.Info($"{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
                    Thread.Sleep(2000);
                });
            }
        }

这里通过SetMaxThreads去控制最大的线程并发数量，这种方法并不好，因为ThreadPool是全局的。下面写一种比较合适的方法（用10个线程完成1万个任务）：

            {
                //用10个线程完成1万个任务
                List list = new List();
                for (int i = 0; i < 10000; i++)
                {
                    list.Add(i);
                }
                Action action = i =>
                {
                    Log.Info($"{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
                    Thread.Sleep(new Random().Next(100, 300));
                };
                List taskList = new List();
                //这里先启动任务
                foreach (var i in list)
                {
                    int k = i;
                    taskList.Add(Task.Run(() => action.Invoke(k)));
                    //判断个数
                    if (taskList.Count > 10)
                    {
                        //这里开始等着
                        Task.WaitAny(taskList.ToArray());
                        //等到某个线程完成后，把还没完成的留着，已完成的清掉。
                        //这样就可以完成对数量的控制
                        taskList = taskList.Where(t => t.Status != TaskStatus.RanToCompletion).ToList();
                    }
                }
                Task.WhenAll(taskList.ToArray());
            }

 六、Task任务添加标识

方法一：TaskFactory的StartNew方法可以有一个重载，传入state作为标识

可以看到在Task任务结束后，通过AsyncState可以打印出我们的标识。这种方式我们就可以知道是谁先完成的

方法二：Task方法并没有直接使用的API来传递一个标识，

 七、Task回调

t指的是参数2，回调写到t=>{}里面

Task.Run(()=>this.Coding("哈哈哈","参数2")).ContinueWith(t=>{});

 八、延迟和等待

Task.Delay(1000);//延迟  不会卡
Thread.Sleep(1000);// 等待 卡

  九、Parallel

1、基本介绍：Parallel是基于Task封装的，并行编程。在4.5以后版本出现

2、三种启动方式：

 private void button10_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Log.Info($"Coding Start 线程号：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}  时间：{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}");
            {
                //启动方式一：
                Parallel.Invoke(() => this.Coding("哇哈哈", "whh"),
                    ()=>this.Coding("啦啦啦", "lll"),
                    ()=>this.Coding("哦哦哦", "ooo"),
                    ()=>this.Coding("呸呸呸", "ppp"));
            }
            {
                //启动方式二：
                //Parallel.For(0, 5, i => this.Coding("哈哈哈", "Client" + i));
            }
            {
                //启动方式三：
                Parallel.ForEach(new string[] { "0", "1", "2" ,"3","4"}, i => this.Coding("哈哈哈", "Client" + i));
            }
            Log.Info($"Coding End 线程号：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}  时间：{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}");
        }

3、限制线程数，用3个线程完成10个任务

   ParallelOptions parallelOptions = new ParallelOptions();
                parallelOptions.MaxDegreeOfParallelism = 3;
                Parallel.For(0, 5, parallelOptions, i => this.Coding("哈哈哈", "Client" + i));

这样得出的结果，任意时刻都只有3个线程在工作

4、不卡的方式，用Task再包一层

           Task.Run(() => 
                {
                    ParallelOptions parallelOptions = new ParallelOptions();
                    parallelOptions.MaxDegreeOfParallelism = 3;
                    Parallel.For(0, 5, parallelOptions, i => this.Coding("哈哈哈", "Client" + i));
                });

 5、线程结束