Thread、ThreadPool、Task、Parallel的基本用法、区别以及弊端

多线程的操作在程序中也是比较常见的，比如开启一个线程执行一些比较耗时的操作(IO操作)，而主线程继续执行当前操作，不会造成主线程阻塞。线程又分为前台线程和后台线程，区别是：整个程序必须要运行完前台线程才会退出，而后台线程会在程序退出的时候结束掉。Thread默认创建的是前台线程，而ThreadPool和Task默认创建的是后台线程，Thread可以通过设置 IsBackground 属性将线程设置为后台线程。

static void Main(string[] args)
{
    Thread thread = new Thread(new ThreadStart(NoParameterMethod));
    thread.Start();
    Console.WriteLine("程序已经执行完成");
}

static void NoParameterMethod()
{
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine("NoParameterMethod");
}

效果：

static void Main(string[] args)
{
    Thread thread = new Thread(new ThreadStart(NoParameterMethod))
    {
        IsBackground = true
    };
    thread.Start();
    Console.WriteLine("程序已经执行完成");
}

static void NoParameterMethod()
{
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine("NoParameterMethod");
}

效果：

下面来说一下几种开启多线程的方法：

1、Thread

1.1 开启一个线程，执行一个不带参数的方法

static void Main(string[] args)
{
    Thread thread = new Thread(new ThreadStart(NoParameterMethod));
    //注意Start开启线程之后，当前线程不是说一定会立马执行
    //而是说当前线程已经准备好被CPU调用，至于CPU什么时候调用是需要看情况而定
    thread.Start();
    Console.WriteLine("程序已经执行完成");
}

static void NoParameterMethod()
{
    //使当前线程停止1s
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine("NoParameterMethod");
}

1.2开启一个线程，执行带参数的方法

static void Main(string[] args)
{
    Thread thread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(ParameterMethod));
    //要传入的参数在Start的时候传入
    thread.Start("ParameterMethod");
    Console.WriteLine("程序已经执行完成");
}
//参数类型必须为Object类型，方法只能有一个参数
//如果想传入多个参数，可已将参数封装进入一个类中
static void ParameterMethod(Object x) {
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine(x);
}

2、ThreadPool

使用ThreadPool开启一个线程

//无参    Thread.CurrentThread.ManagedThreadId是当前线程的唯一标识符
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(obj => Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId)));
//有参
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(obj => Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId)), "参数");

ThreadPool是Thread的一个升级版，ThreadPool是从线程池中获取线程，如果线程池中又空闲的元素，则直接调用，如果没有才会创建，而Thread则是会一直创建新的线程，要知道开启一个线程就算什么事都不做也会消耗大约1m的内存，是非常浪费性能的，接下来我们写一个例子来看一下二者的区别：

#region 使用Thread开启100个线程
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    (new Thread(new ThreadStart(() => Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId)))).Start();
}
#endregion

运行结果：

我们可以看到每一个主线程表示id都是不同的，也就是说使用Thread开启线程每次都是新创建一个

#region 使用ThreadPool开启100个线程
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(obj => Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId)));
}
#endregion

运行结果：

相信区别已经很明显了，这里我再说一下，线程池中一开始是没有一个线程的，使用ThreadPool开启一个线程之后，线程执行完毕，会加入到线程池中，后续需要再次开启线程的时候查看线程池中有没有空闲的线程，有则调用，没有则创建，如此循环

二者之间还有一个区别，就是ThreadPool可以操控线程的状态，比如等待线程完成，或者终止超时子线程操作

取消子线程操作

CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(CanCancelMethod),cts.Token);
cts.Cancel();
Console.ReadKey();

static void CanCancelMethod(Object obj) {
    CancellationToken ct = (CancellationToken)obj;
    if (ct.IsCancellationRequested) {
        Console.WriteLine("该线程已取消");
    }
    //就算ct.IsCancellationRequested为真，接下来的代码还是会执行
    //因为该方法并没有ruturn
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine($"子线程{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}结束");
}

感觉这个取消子线程的方法和设置一个全局变量，然后通过判断和更改全局变量的值，设置线程是否取消的效果一样

ThreadPool的其他操作感兴趣的可以自己搜索学一下，因为终止线程什么操作都是比较麻烦的，关于ThreadPool就不再多说了

3、Task

Task和ThreadPool是一样的，都是从线程池中取空闲的线程

 使用Task开启一个线程

//方法1  使用Task的Run方法
Task.Run(()=> {
    Console.WriteLine($"线程{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}已开启");
});
//方法2   使用Task工厂类TaskFactory对象的StartNew方法
(new TaskFactory()).StartNew(() =>
{
    Console.WriteLine($"线程{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}已开启");
});

Run和StartNew方法都是返回一个Task类型的对象，代表当前开启的线程，如果方法有返回值

//如果方法有返回值
Task<int> t1 = Task.Run<int>(() => {
    return 1;
});
//通过t1.Result查看返回的结果
Console.WriteLine(t1.Result);

取消线程操作的话和ThreadPool取消线程操作一样

//1s后自动取消线程
CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource(1000);
//为取消线程注册回调函数
cts.Token.Register(()=> {
    Console.WriteLine("线程已取消");
});

Task.Run(()=> {
    Console.WriteLine("开始执行");
    Thread.Sleep(2000);
    //判断当前线程是否已被取消
    if (cts.Token.IsCancellationRequested) {
        Console.WriteLine("方法已结束");
        return;
    }
    Console.WriteLine("线程继续执行");
},cts.Token);

等待所有线程执行完毕

//存放所有线程
List<Task> lst = new List<Task>();
//开启10个线程
for (int i = 0;i < 10;i++) {
    lst.Add(Task.Run(()=> {
        Thread.Sleep(new Random().Next(1,3000));
        Console.WriteLine($"线程{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
    }));
}
//等待所有线程执行完毕
Task.WaitAll(lst.ToArray());
Console.WriteLine("所有线程执行完毕");

等待任意一个先线程执行完毕

//存放所有线程
List<Task> lst = new List<Task>();
//开启10个线程
for (int i = 0;i < 10;i++) {
    lst.Add(Task.Run(()=> {
        Thread.Sleep(new Random().Next(1,3000));
        Console.WriteLine($"线程{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
    }));
}
//等待任意线程执行完毕
Task.WaitAny(lst.ToArray());
Console.WriteLine("已有现成执行完毕");

对于Thread、ThreadPool和Task，如果要用多线程的话，优先使用Task，如果版本不支持Task，则考虑ThreadPool

4、Parallel

Parallel循环开启多线程，并行任务，对于多线程开启任务，开启的顺序都是不确定的

Parallel.Invoke()

Action[] action = new Action[] {
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
};
Parallel.Invoke(action);

相当于

Action[] action = new Action[] {
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
};
for (int i = 0; i < action.Length; i++)
{
    Task.Run(action[i]);
}

Invoke时也可以进行一些配置，例如配置线程池中只能最多保持一个线程

Action[] action = new Action[] {
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
    ()=>Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}"),
};
Parallel.Invoke(new ParallelOptions()
{
    MaxDegreeOfParallelism = 1
}, action);

运行结果：

Parallel.For()

//将迭代的结果保存起来
ParallelLoopResult plr =  Parallel.For(1, 10, (i) =>
{
    Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
});
Console.WriteLine(plr.IsCompleted);

相当于

for (int i = 1; i < 10; i++)
{
    Task.Run(() =>
    {
        Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
    });
}

相对于循环Task.Run()更加简洁

Parallel.ForEach()

方法和foreach类似，不过是采用的是异步方式遍历，要想被Parallel.ForEach()必须实现IEnumerable接口

Parallel.ForEach<String>(new List<String>() {
    "a","b","c","d","e","f","g","h","i"
}, (str) =>
{
    Console.WriteLine(str);
});

运行结果：

停止循环的方法

//将迭代的结果保存起来
ParallelLoopResult plr =  Parallel.For(1, 10, (i,state) =>
{
    Console.WriteLine($"线程：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
    if (i==4) {
        //结束
        state.Break();
    }
});
Console.WriteLine(plr.IsCompleted);