C#多线程编程(1)--线程,线程池和Task

  新开了一个多线程编程系列,该系列主要讲解C#中的多线程编程。    利用多线程的目的有2个: 一是防止UI线程被耗时的程序占用,导致界面卡顿;二是能够利用多核CPU的资源,提高运行效率。

  我没有进行很深入的讲解,是以实际使用为主。我的这个系列主要是《CLR via C#》的总结,该书的作者Jeffrey Richter是C#的顾问,他本人对windows见解极深。尤其是多线程部分,书中讲解的非常透彻,文中讲解不到或者你想要更深入的了解的同学,可以找来《CLR via C#》仔细研究。

当一个会执行很长时间的程序,如从服务端获取数据,当该程序执行过程中,客户端一直处于等待状态,等待该程序执行完成,然后再执行其他代码。若是UI程序,用户会感到界面卡顿,影响使用体验。我们希望这样卡顿的程序能够“偷偷”在后台跑,不要影响到界面。解决这个问题就要使用多线程,其中一部分线程负责响应界面操作,另一部分线程负责后台计算。代码如下: 

public void GetData()
{
var thread = new Thread(() => LoadDataFromServer()); thread.start(); }
public void LoadDataFromServer(){
  //模拟数据读取
  Thread.Sleep(2000);
  Console.WriteLine("读取完成。");
}

  thread就是你创建的线程,然后调用Start()方法,该线程就会开始执行,LoadDataFromServer()是你想要执行的方法,这里是从服务读取数据,Windows会负责调度这个线程,决定这个线程什么时候开始执行。这样就可以做到新线程负责读取数据,主线程不等待,继续执行,界面不卡顿。这样做很好,因为做到了异步,界面很流畅,但是这不是最优解。当程序执行很长时间,每一次从服务端读取数据,为了不造成界面卡顿,就要新创建个线程。当数据加载完成后,新线程就没用了。创建一个线程开销很大(具体开销就不介绍了,感兴趣的可以上网查相关资料,《Clr via C#》中有很详细的介绍),如果每一次被创建的线程在运行结束后,不被释放,而是存起来,留下一次使用,这样是不是就可以节省资源?线程池就是干这个的,例子如下:

//一些操作
ThreadPool.QueueUserWorkItem(()=>LoadDataFromServer());
//其他操作

可以看到,上段代码没有显式创建线程,而是把方法放到了ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法中,ThreadPool负责创建和管理线程。当程序刚开始时,ThreadPool第一次被调用,这时线程池里一个线程没有,线程池会创建一个新线程,当程序再次调用线程池时,若线程池忠还有空闲线程,则直接调用空闲线程执行程序;若程序调用线程池时,线程池中没有空闲线程且CPU处于“未饱和”状态,则线程池会创建新线程。实际上,当调用线程池时,相当于把要执行的方法“挂”在线程池的任务队列上,当CPU处于“未饱和”状态,线程池就会调用线程来执行线程池任务队列中的任务。

  ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法有一个问题,那就是没有很便捷的方法获得方法的返回值,不知道LoadDataFromServer()方法何时执行完成。为了解决这个问题,C#引入了Task,和泛型Task<T>。代码如下

var data = Task.Run(() => LoadDataFromServer()).Result;

  先讲解一下,Task.Run()是对ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法的封装,该方法会返回Task,然后可以通过调用task.Result来获得LoadDataFromServer()的返回值。实际上这段代码并不会异步执行,原因是data所在的线程会等待LoadDataFromServer()的返回值,不然data会没有值,程序无法执行,所以此时线程被阻塞,知道任务完成,该线程才会继续执行。为了解决这一问题,C#引入了async 和 await 两个关键字。代码如下:

public async void LoadData(){
    var data = await Task.Run(() => LoadDataFromServer());
  Console.WriteLine(data); }
public string LoadDataFromServer(){
  //模拟到服务器读取数据
  Thread.Sleep(2000);
  return "Data";
}

  C#规定只能在标有async的方法中使用await 关键字,该关键字会将await后面的代码编译成状态机,在LoadDataFromServer()方法执行结束后,程序会重新进入LoadData()方法,并从await处继续执行,该关键字不会阻塞线程(编译器如何将await的异步方法编译成状态机,《CLR via C#》28.4节有详细讲解)。

  以上就是多线程编程的第一部分--Thread, ThreadPool和Task的讲解,下一节会继续讲解Task的其他特性与方法。

posted @ 2018-03-06 15:31 JAZzzzzzzz 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏