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C#中的多线程

news 来源：原创 2024/9/20 23:19:37

c#中的Task

在C#中，Task 是一个表示异步操作的类，它是 System.Threading.Tasks 命名空间下的一部分。Task 用于实现异步编程模型，允许开发者编写不会阻塞调用线程的代码，从而提高应用程序的响应性和性能。

以下是 Task 的一些关键特性和用法：

表示异步操作：Task 对象表示一个异步操作，它可以在后台执行，而不会阻塞发起调用的线程。
返回值：Task<TResult> 是 Task 的泛型版本，用于表示最终将返回结果的异步操作。
状态跟踪：Task 对象提供了状态跟踪，例如 Running、WaitingToRun、RanToCompletion、Faulted、Canceled 等。
异常处理：如果异步操作中发生异常，Task 对象会捕获这些异常，可以在调用线程中通过 Task.Exception 属性访问。
等待完成：可以使用 await 关键字或 Task.Wait()、Task.Result 方法等待 Task 完成。
取消支持：Task 支持取消操作，可以通过 CancellationToken 实现。
连续任务：可以使用 ContinueWith 方法创建一个任务，当一个任务完成后立即执行。
任务调度器：Task 可以在不同的线程上执行，这取决于 TaskScheduler 的配置。

以下是使用 Task 的一个简单示例：

using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{static async Task Main(string[] args){// 创建并启动一个异步任务Task task = Task.Run(() =>{// 模拟耗时操作Console.WriteLine("Task is running on thread {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);Thread.Sleep(2000);return "Task completed";});
// 等待任务完成并获取结果string result = await task;Console.WriteLine(result);}
}

使用 Task.Run 方法创建了一个在后台线程上执行的异步任务。使用 await 关键字等待任务完成，并获取任务的结果。

Task 是 C# 异步编程的核心组件之一，与 async 和 await 关键字一起使用，可以简化异步代码的编写和维护。

task中的方法

在C#中，Task 类提供了多种方法来处理异步操作。以下是一些常用的 Task 类方法：

Task.Run(Action action):
- 启动一个新任务，立即执行提供的 action 委托。
Task.Factory.StartNew(Action action):
- 使用 TaskFactory 创建并启动一个新任务，执行提供的 action。
Task.Delay(int millisecondsDelay):
- 创建一个在指定毫秒数后完成的任务。
Task.WhenAll(IEnumerable<Task> tasks):
- 创建一个任务，当所有给定的任务列表中的所有任务都完成时，这个任务才会完成。
Task.WhenAll(params Task[] tasks):
- 重载版本，允许你传递一个任务数组来等待它们全部完成。
Task.WhenAny(IEnumerable<Task> tasks):
- 创建一个任务，当给定的任务列表中的任何一个任务完成时，这个任务就会完成。
Task.WhenAny(params Task[] tasks):
- 重载版本，允许你传递一个任务数组来等待任何一个任务完成。
Task.ContinueWith(Action<Task, object> continuationAction, object state):
- 当一个任务完成时，注册一个继续执行的委托。
Task.ContinueWith(TaskContinuationOptions options):
- 指定任务完成后的继续执行选项。
Task.Wait():
- 阻塞调用线程，直到任务完成。
Task.WaitAll(params Task[] tasks):
- 阻塞调用线程，直到所有指定的任务都完成。
Task.WaitAny(params Task[] tasks):
- 阻塞调用线程，直到一个或多个指定的任务完成，并返回完成的任务的索引。
Task.Result:
- 获取任务的结果，如果任务还没有完成，将阻塞调用线程直到任务完成。
Task.Exception:
- 获取任务异常的集合，如果任务由于异常而完成。
Task.Dispose():
- 释放任务占用的资源。
Task.FromResult(TResult result):
- 创建一个已经完成的任务，其结果已经指定。
TaskCompletionSource<TResult>:
- 一个辅助类，用于手动创建和控制任务的完成。

task和thread的区别

在C#中，Task 和 Thread 都是用于执行并发操作的机制，但它们在设计、使用和性能方面有显著的不同：

定义:
- Task: 是一个轻量级的异步编程抽象，它允许你将方法作为异步操作执行，而不需要直接管理线程。
- Thread: 是操作系统层面的线程，是一个重量级的并发执行单元。
管理:
- Task: 由.NET的Task Parallel Library (TPL) 管理，TPL 使用线程池来执行任务，从而减少了线程创建和销毁的开销。
- Thread: 需要你直接创建和管理，包括启动、同步和结束线程。
开销:
- Task: 由于使用了线程池，创建和销毁的开销小，适合执行大量短小的异步任务。
- Thread: 创建和销毁开销大，不适合频繁创建和销毁，适合执行长时间运行的任务。
生命周期:
- Task: 可以很容易地跟踪任务的生命周期状态，如运行中、已完成、已取消或出现错误。
- Thread: 跟踪线程的生命周期状态更复杂，需要手动管理线程的启动和结束。
异常处理:
- Task: 异常可以在调用线程中被捕获和处理，Task 对象提供了 Exception 属性来访问任务中的异常。
- Thread: 线程中的异常可能更难以捕获和处理，因为它们发生在不同的执行上下文中。
取消支持:
- Task: 支持使用 CancellationToken 进行取消操作。
- Thread: 没有内置的取消机制，需要手动实现取消逻辑。
编程模型:
- Task: 与 async 和 await 关键字配合使用，提供了一种更简洁、更易于编写和维护的异步编程模型。
- Thread: 需要使用 Thread.Start() 启动线程，并通过 Thread.Join() 或其他同步机制等待线程完成。
适用场景:
- Task: 适合于I/O密集型、高并发、需要快速响应用户界面操作的应用程序。
- Thread: 适合于CPU密集型任务，或者需要长时间运行的后台任务。

总结来说，Task 是一种更高级别的抽象，更适合现代应用程序的异步编程需求，而 Thread 提供了更底层的控制，但使用起来更复杂，开销也更大。在大多数情况下，推荐使用 Task 来实现异步操作。

异步方法

在C#中，异步方法允许你编写非阻塞代码，以提高应用程序的响应性和性能。异步方法通常用于I/O操作（如文件读写、网络请求等）和长时间运行的任务，以避免阻塞主线程。以下是异步方法的一些关键概念和用法：

异步方法的声明

异步方法使用 async 修饰符声明，并且其返回类型通常是 Task 或 Task<TResult>，其中 TResult 是方法执行完成后返回的结果类型。

public async Task<int> FetchDataAsync()
{// 异步操作
}

使用 `await`

在异步方法内部，你可以使用 await 关键字等待一个异步操作完成，而不会阻塞当前线程。await 只能用在异步方法中。

public async Task DoSomethingAsync()
{int data = await FetchDataAsync();// 使用获取的数据
}

异步方法的执行

异步方法在被调用时不会立即执行，而是返回一个 Task 对象。你可以使用 await 关键字等待这个任务完成，或者使用 .Result 属性或 .Wait() 方法显式等待。

错误处理

异步方法中抛出的异常可以通过 try-catch 块捕获，或者如果使用了 await，异常会传播到调用方。

不要用try-catch 块捕获整个线程，因为不能捕获线程里面的异常

public async Task DoSomethingAsync()
{try{await SomeAsyncOperation();}catch (Exception ex){// 处理异常}
}

异步方法的组合

你可以使用 Task.WhenAll 来等待多个异步操作同时完成。

public async Task CombineAsyncOperations()
{Task<int> task1 = FetchDataAsync();Task<string> task2 = AnotherAsyncOperation();
await Task.WhenAll(task1, task2);
int data1 = task1.Result;string data2 = task2.Result;
}