C#多線程TPL模式高級(jí)用法探秘

更新時(shí)間：2022年03月22日 11:00:21 作者：.NET開(kāi)發(fā)菜鳥

本文詳細(xì)講解了C#多線程TPL模式的高級(jí)用法，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)。對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

一、引言

我們先來(lái)看下面的一個(gè)小示例：一個(gè)Winfrom程序，界面上有一個(gè)按鈕，有兩個(gè)異步方法，點(diǎn)擊按鈕調(diào)用兩個(gè)異步方法，彈出執(zhí)行順序，代碼如下：

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

namespace TPLDemoSln
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        /// <summary>
        /// 按鈕點(diǎn)擊事件
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private async void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string i1 = await F1Async();
            MessageBox.Show("i1=" + i1);
            string i2 = await F2Async();
            MessageBox.Show("i2=" + i2);
        }

        /// <summary>
        /// 異步方法F1
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private Task<string> F1Async()
        {
            MessageBox.Show("F1 Start");
            return Task.Run<string>(() => 
            {
                // 休眠1秒
                Thread.Sleep(1000);
                MessageBox.Show("F1 Run");
                return "F1";
            });
        }

        /// <summary>
        /// 異步方法F2
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private Task<string> F2Async()
        {
            MessageBox.Show("F2 Start");
            return Task.Run<string>(() =>
            {
                // 休眠2秒
                Thread.Sleep(2000);
                MessageBox.Show("F2 Run");
                return "F2";
            });
        }
    }
}

在上面的代碼中，Task.Run()是用來(lái)把一個(gè)代碼段包裝為Task<T>的方法，Run中委托的代碼體就是異步任務(wù)執(zhí)行的邏輯，最后return返回值。

運(yùn)行程序，可以得到如下的輸出順序：

F1 Start->F1 Run->i1=F1->F2 Start->F2 Run->i2=F2。

我們對(duì)按鈕事件進(jìn)行修改，修改為下面的代碼，在看看執(zhí)行順序：

/// <summary>
/// 按鈕點(diǎn)擊事件
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private async void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
{
    //string i1 = await F1Async();
    //MessageBox.Show("i1=" + i1);
    //string i2 = await F2Async();
    //MessageBox.Show("i2=" + i2);

    Task<string> task1 = F1Async();
    Task<string> task2 = F2Async();
    string i1 = await task1;
    MessageBox.Show("i1=" + i1);
    string i2 = await task2;
    MessageBox.Show("i2=" + i2);
}

再次運(yùn)行程序，查看輸出順序：

F1 Start->F2 Start->F1 Run->i1=F1->F2 Run->i2=F2。

可以看出兩次的執(zhí)行順序不一致。這是什么原因呢？

這是因?yàn)椴⒉皇堑搅薬wait才開(kāi)始執(zhí)行Task異步任務(wù)，執(zhí)行到Task<string> task1=F1Async()這句代碼的時(shí)候，F(xiàn)1Async異步任務(wù)就開(kāi)始執(zhí)行了。同理，執(zhí)行到下一句代碼就開(kāi)始執(zhí)行F2Async異步任務(wù)了。await是為了保證執(zhí)行到這里的時(shí)候異步任務(wù)一定執(zhí)行完。執(zhí)行到await的時(shí)候，如果異步任務(wù)還沒(méi)有執(zhí)行，那么就等待異步任務(wù)執(zhí)行完。如果異步任務(wù)已經(jīng)執(zhí)行完了，那么就直接獲取異步任務(wù)的返回值。

我們上面解釋的原因是否正確呢？我們可以做下面的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證上面說(shuō)的原因，我們把按鈕事件里面的await注釋掉，看看異步方法還會(huì)不會(huì)執(zhí)行，代碼如下：

/// <summary>
/// 按鈕點(diǎn)擊事件
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private async void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
{
    //string i1 = await F1Async();
    //MessageBox.Show("i1=" + i1);
    //string i2 = await F2Async();
    //MessageBox.Show("i2=" + i2);

    Task<string> task1 = F1Async();
    Task<string> task2 = F2Async();
    // 并不是到了await才開(kāi)始執(zhí)行Task異步任務(wù)，這里是保證異步任務(wù)一定執(zhí)行完
    // 代碼執(zhí)行到這里的時(shí)候，如果沒(méi)有執(zhí)行完就等待執(zhí)行完，如果已經(jīng)執(zhí)行完，就直接獲取返回值
    // 這里注釋掉await代碼段，查看異步方法是否會(huì)執(zhí)行
    //string i1 = await task1;
    //MessageBox.Show("i1=" + i1);
    //string i2 = await task2;
    //MessageBox.Show("i2=" + i2);
}

運(yùn)行程序，發(fā)現(xiàn)異步方法還是會(huì)執(zhí)行，這就說(shuō)明我們上面解釋的原因是正確的。感興趣的可以使用Reflector反編譯查看內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的原理，主要是MoveNext()方法內(nèi)部。

我們可以得到下面的結(jié)論：

只要方法是Task<T>類型的返回值，都可以用await來(lái)等待調(diào)用獲取返回值。
如果一個(gè)返回Task<T>類型的方法被標(biāo)記了async，那么只要方法內(nèi)部直接return T這個(gè)類型的實(shí)例就可以了。
一個(gè)返回Task<T>類型的方法如果沒(méi)有被標(biāo)記為async，那么需要方法內(nèi)部直接return一個(gè)Task的實(shí)例。

上面說(shuō)的第二點(diǎn)看下面的代碼

/// <summary>
/// 方法標(biāo)記為async 直接返回一個(gè)int類型的數(shù)值即可
/// </summary>
/// <returns></returns>
private async Task<int> F3Async()
{
    return 2;
}

上面的第三點(diǎn)可以看下面的代碼：

/// <summary>
/// 方法沒(méi)有被標(biāo)記為async，直接返回一個(gè)Task
/// </summary>
/// <returns></returns>
private Task<int> F4Async()
{
    return Task.Run<int>(() => 
    {
        return 2;
    });
}

二、TPL高級(jí)

我們做一些總結(jié)：

1、如果方法內(nèi)部有await，則方法必須標(biāo)記為async。await和async是成對(duì)出現(xiàn)的，只有await沒(méi)有async程序會(huì)報(bào)錯(cuò)。只有async沒(méi)有await，程序會(huì)按照同步方法執(zhí)行。

2、ASP.NET MVC中的Action方法和WinForm中的事件處理方法都可以標(biāo)記為async，控制臺(tái)的Main()方法不能被標(biāo)記為async。對(duì)于不能標(biāo)記為async的方法怎么辦呢？我們可以使用Result屬性來(lái)獲取值，看下面代碼：

using System;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;

namespace AsyncDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 實(shí)例化對(duì)象
            HttpClient client = new HttpClient();
            // 調(diào)用異步的Get方法
            Task<HttpResponseMessage> taskMsg = client.GetAsync("http://www.baidu.com");
            // 通過(guò)Result屬性獲取返回值
            HttpResponseMessage msg = taskMsg.Result;
            Task<string> taskRead = msg.Content.ReadAsStringAsync();
            string html = taskRead.Result;
            Console.WriteLine(html);
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

不建議使用這種方式，這樣體現(xiàn)不出異步帶來(lái)的好處，而且使用Result屬性，有可能會(huì)帶來(lái)上下文切換造成的死鎖。

下面我們來(lái)看看創(chuàng)建Task的方法。

1、如果返回值就是一個(gè)立即可以隨手得到的值，那么就用Task.FromResult()?？聪旅娲a：

static Task<int> TestAsync()
{
    //return Task.Run<int>(() => 
    //{
    //    return 5;
    //});

    // 簡(jiǎn)便寫法
    return Task.FromResult(3);
}

2、如果是一個(gè)需要休息一會(huì)的任務(wù)（比如下載失敗則過(guò)5秒鐘后重試。主線程不休息，和Thread.Sleep不一樣），那么就用Task.Delay()。

3、Task.Factory.FromAsync()會(huì)把IAsyncResult轉(zhuǎn)換為Task，這樣APM風(fēng)格的API也可以用await來(lái)調(diào)用。

4、編寫異步方法的簡(jiǎn)化寫法。如果方法聲明為async，那么可以直接return具體的值，不用在創(chuàng)建Task，由編譯器創(chuàng)建Task，看下面的代碼：

static async Task<int> Test2Async()
{
    // 復(fù)雜寫法
    //return await Task.Run<int>(() => 
    //{
    //    return 5;
    //});

    // 下面是簡(jiǎn)化寫法，直接返回
    return 6;
}

到此這篇關(guān)于C#多線程TPL模式高級(jí)用法探秘的文章就介紹到這了。希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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