c#中task與thread的區(qū)別及使用講解

更新時(shí)間：2022年06月09日 11:04:16 作者：looper.zhuo

這篇文章主要介紹了c#中task與thread的區(qū)別及使用講解，具有很好的參考價(jià)值，希望對(duì)大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教

一.什么是thread

當(dāng)我們提及多線程的時(shí)候會(huì)想到thread和threadpool，這都是異步操作，threadpool其實(shí)就是thread的集合，具有很多優(yōu)勢(shì)，不過(guò)在任務(wù)多的時(shí)候全局隊(duì)列會(huì)存在競(jìng)爭(zhēng)而消耗資源。

thread默認(rèn)為前臺(tái)線程，主程序必須等線程跑完才會(huì)關(guān)閉，而threadpool相反。

總結(jié)：threadpool確實(shí)比thread性能優(yōu)，但是兩者都沒(méi)有很好的api區(qū)控制，如果線程執(zhí)行無(wú)響應(yīng)就只能等待結(jié)束，從而誕生了task任務(wù)。

二.什么是task

task簡(jiǎn)單地看就是任務(wù)，那和thread有什么區(qū)別呢？

Task的背后的實(shí)現(xiàn)也是使用了線程池線程，但它的性能優(yōu)于ThreadPoll,因?yàn)樗褂玫牟皇蔷€程池的全局隊(duì)列，而是使用的本地隊(duì)列，使線程之間的資源競(jìng)爭(zhēng)減少。

同時(shí)Task提供了豐富的API來(lái)管理線程、控制。

但是相對(duì)前面的兩種耗內(nèi)存，Task依賴于CPU對(duì)于多核的CPU性能遠(yuǎn)超前兩者，單核的CPU三者的性能沒(méi)什么差別。

三.創(chuàng)建一個(gè)task任務(wù)有兩種模式

1.使用factory創(chuàng)建會(huì)直接執(zhí)行

使用new創(chuàng)建不會(huì)執(zhí)行，必須等到start啟動(dòng)之后才執(zhí)行。

public void test()
        {
            var testTask = new Task(() =>
            {
                Console.WriteLine("task start");
            });
            testTask.Start();
            var factoryTeak = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                Console.WriteLine("factory task start");
            });
        }

2.我們來(lái)看看task的生命周期

var testTask = new Task(() =>
            {
                Console.WriteLine("task start");
                System.Threading.Thread.Sleep(2000);
            });
            Console.WriteLine(testTask.Status);
            testTask.Start();
            Console.WriteLine(testTask.Status);
            Console.WriteLine(testTask.Status);         
            testTask.Wait();
            Console.WriteLine(testTask.Status);
            Console.WriteLine(testTask.Status);

輸出結(jié)果：

Created
task start
Running
Running
RanToCompletion
RanToCompletion

可以看出task確實(shí)是異步執(zhí)行，并且wait很好地控制了task。

3.下面演示幾個(gè)控制task的方法

     var testTask = new Task(() =>
            {
                Console.WriteLine("task start");
                System.Threading.Thread.Sleep(2000);
            });
            testTask.Start();
            testTask.Wait();

var testTask = new Task(() =>
            {
               Console.WriteLine("task start");
               System.Threading.Thread.Sleep(2000);
            });
            testTask.Start();
var factoryTeak = Task.Factory.StartNew(() =>
               {                 
                  Console.WriteLine("factory task start");
               });
              Task.WaitAll(testTask, factoryTeak);
              Console.WriteLine("end");

 var testTask = new Task(() =>
            {
                Console.WriteLine("task start");
                System.Threading.Thread.Sleep(2000);
            });
            testTask.Start();
 var factoryTeak = Task.Factory.StartNew(() =>
               {                  
                  Console.WriteLine("factory task start");
                });
                Task.WaitAny(testTask, factoryTeak);
                Console.WriteLine("end");

通過(guò)wait()對(duì)單個(gè)task進(jìn)行等待，Task.waitall()對(duì)多個(gè)task進(jìn)行等待，waitany()執(zhí)行任意一個(gè)task就往下繼續(xù)執(zhí)行。

4.task的回調(diào)執(zhí)行

  var testTask = new Task(() =>
            {
                Console.WriteLine("task start");
                System.Threading.Thread.Sleep(2000);
            });
            testTask.Start();
            var resultTest = testTask.ContinueWith<string>((Task) => {
                Console.WriteLine("testTask end");
                return "end";
            });
            Console.WriteLine(resultTest.Result);

5.task的取消

首先創(chuàng)建一個(gè)取消task的令牌的實(shí)例，在不啟動(dòng)task直接取消：

var tokenSource = new CancellationTokenSource();//創(chuàng)建取消task實(shí)例
            var testTask = new Task(() =>
            {
                for (int i = 0; i < 6; i++) {
                    System.Threading.Thread.Sleep(1000);
                }               
            },tokenSource.Token);
            Console.WriteLine(testTask.Status);
            tokenSource.Token.Register(()=> {
                Console.WriteLine("task is to cancel");
            });
            tokenSource.Cancel();
            Console.WriteLine(testTask.Status);

輸出結(jié)果：

Created
task is to cancel
Canceled

如果task啟動(dòng)了真的取消了task？

  var tokenSource = new CancellationTokenSource();//創(chuàng)建取消task實(shí)例
            var testTask = new Task(() =>
            {
                for (int i = 0; i <6; i++) {
                    System.Threading.Thread.Sleep(1000);
                }               
            },tokenSource.Token);
            Console.WriteLine(testTask.Status);
            testTask.Start();
            Console.WriteLine(testTask.Status);
            tokenSource.Token.Register(()=> {
                Console.WriteLine("task is to cancel");
            });
            tokenSource.Cancel();
            Console.WriteLine(testTask.Status);
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                System.Threading.Thread.Sleep(1000);
                Console.WriteLine(testTask.Status);
            }

輸出結(jié)果：

Created
WaitingToRun
task is to cancel
Running
Running
Running
Running
Running
Running
RanToCompletion
RanToCompletion
RanToCompletion
RanToCompletion
RanToCompletion

可以看出其實(shí)并沒(méi)有取消task，此時(shí)task還在繼續(xù)跑。

6.task的嵌套

  var parentTask = new Task(()=> {
                var childTask = new Task(() =>{
                    System.Threading.Thread.Sleep(2000);
                    Console.WriteLine("childTask to start");
                });
                childTask.Start();
                Console.WriteLine("parentTask to start");
            });
            parentTask.Start();
            parentTask.Wait();
            Console.WriteLine("end");

此時(shí)為普通關(guān)聯(lián)，父task和子task沒(méi)影響

  var parentTask = new Task(()=> {
                var childTask = new Task(() =>{
                    System.Threading.Thread.Sleep(2000);
                    Console.WriteLine("childTask to start");
                }, TaskCreationOptions.AttachedToParent);
                childTask.Start();
                Console.WriteLine("parentTask to start");
            } );
            parentTask.Start();
            parentTask.Wait();
            Console.WriteLine("end");

此時(shí)為父task和子task關(guān)聯(lián)，wait會(huì)一直等待父子task執(zhí)行完。

6.task死鎖的問(wèn)題

我們可以設(shè)置最大等待時(shí)間，如果超過(guò)了等待時(shí)間，就不再等待，下面我們來(lái)修改代碼，設(shè)置最大等待時(shí)間為5秒(項(xiàng)目中可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置)，如果超過(guò)5秒就輸出哪個(gè)任務(wù)出錯(cuò)了

7.對(duì)Spinlock的使用

舉例來(lái)說(shuō)Parallel.for和Parallel.foreach是線程不安全的，有可能達(dá)不到你的預(yù)期，此時(shí)就需要加鎖來(lái)解決此問(wèn)題，我們可以加lock和spinlock(自旋鎖)來(lái)解決

            SpinLock slock = new SpinLock(false);
            var testLock= new object();
            long sum1 = 0;
            long sum2 = 0;
            long sum3 = 0;
            Parallel.For(0, 100000, i =>
            {
                sum1 += i;
            });
 
            Parallel.For(0, 100000, i =>
            {
                bool lockTaken = false;
                try
                {
                    slock.Enter(ref lockTaken);
                    sum2 += i;
                }
                finally
                {
                    if (lockTaken)
                        slock.Exit(false);
                }
            });
            Parallel.For(0, 100000, i =>
            {
                lock(testLock)
                {
                    sum3 += i;
                };
            });
            Console.WriteLine("Num1的值為:{0}", sum1);
            Console.WriteLine("Num2的值為:{0}", sum2);
            Console.WriteLine("Num3的值為:{0}", sum3);

輸出結(jié)果：

Num1的值為:1660913202
Num2的值為:4999950000
Num3的值為:4999950000

Num1的值為:2754493646
Num2的值為:4999950000
Num3的值為:4999950000

Num1的值為:4999950000
Num2的值為:4999950000
Num3的值為:4999950000

最后看看threadpoll和task的結(jié)構(gòu)圖：

threadpool：