第一章 管理程序流(In .net4.5) 之 实现多线程和异步处理
1. 概述
本章主要讲解.net4.5如何实现多线程和异步处理的相关内容。
2. 主要内容
2.1 理解线程
① 使用Thread类
public static class Program
{
public static void ThreadMethod()
{
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Console.WriteLine(“ThreadProc: {0}”, i);
Thread.Sleep(0);
}
}
public static void Main()
{
Thread t = new Thread(new ThreadStart(ThreadMethod));
t.Start();
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
Console.WriteLine(“Main thread: Do some work.”);
Thread.Sleep(0);
}
t.Join();
}
}
*Thread.Join()方法的调用是通知主线程等待，直到其他线程执行完毕。
*Thread.Sleep(0)是标记当前线程的状态为完成，这样系统就可以立即切换到其他线程了。
② 如果某线程的IsBackground属性设置为true，主程序退出前将不会考虑该线程是否还在执行。
③ 使用ParameterizedThreadStart委托，可以通过线程的start方法传递数据。
④ 用ThreadStatic Attribute 标记一个属性，每个使用该属性的线程都会获得一个该属性的副本。
⑤ 使用ThreadLocal<T>类，你可以定义线程本地数据，并且为每一个线程单独初始化。
public static class Program
{
public static ThreadLocal<int> _field =
new TheadLocal<int>(() =>
{
return Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
});
public static void Main()
{
new Thread(() =>
{
for (int x=0; x < _field.value; x++)
Console.WriteLine("Thread A: {0}", x);
}).Start();
new Thread(() =>
{
for (int x=0; x < _field.value; x++)
Console.WriteLine("Thread B: {0}", x);
}).Start();
Console.ReadKey();
}
}
⑥ 线程池
提供线程的管理和重用。Web服务器接收请求，就是一个使用线程池的典型的例子。
2.2 使用Task
使用Task类，可以知道线程的完成状态以及接收返回值。
① 使用ContinueWith方法，可以实现任务完成之后的后续任务。
Task<int> t = Task.Run(() => { return 42; });
t.ContinueWith(() => { Console.WriteLine("Canceled");},
TaskContinationOptions.OnlyOnCanceled);
t.ContinueWith(() => { Console.WriteLine("Faulted");},
TaskContinationOptions.OnlyOnFaulted);
② Task还可以嵌套子任务。
③ TaskFactory可以批量管理Task。
2.3 使用Parallel类
Parallel类有一对儿静态方法For、ForEach和Invoke方法，可以用这些来实现并行任务。
Parallel.For(0, 10, i =>
{
Thread.Sleep(1000);
});
var numbers = Enumerable.Range(0, 10);
Parallel.ForEach(numbers, i =>
{
Thread.Sleep(1000);
});
使用ParallelLoopState可以实现跳出循环(break())或者终止程序(Stop());
2.4 使用 async 和 await
这两个关键字用于简化异步代码逻辑。
用async标记的方法，就具备了可以被划分指定部分到多个线程去执行的功能。具体划分哪些部分，用await关键字来标记。
public static async Task<string> DownloadContent()
{
using (HttpClient client = new HttpClient())
{
string result = await client.GetStringAsync("http://www.z.cn");
return result;
}
}
不需要ui交互的时候，可以调用ConfigureAwait方法禁用SynchronizationContext，可以获得更好的体验。
* 标记了async的方法，里面要有await。
* 标记了async的方法，不要返回void。（async事件除外）
2.5 使用 Parallel Language Integrated Query (PLINQ)
使用PLINQ，可以将一个顺序查询转化为并行版本。
var numbers = Enumerable.Range(0, 100000000);
var parallelResult = numbers.AsParallel()
.Where(i => i % 2 == 0)
.ToArray();
使用AsOrdered操作，可以保证结果是有序的。
.net framework把并行过程中的异常都集中到了AggregateException 中。
2.6 使用并行集合(concurrent collections)
.net framework提供了一些线程安全的集合：
① BlockingCollection<T>
删除数据时会阻塞程序，添加数据比较快。
可以使用CompleteAdding方法通知其他被阻塞的线程。
public static void Main()
{
BlockingCollection<string> col = new BlockingCollection<string>();
Task read = Task.Run(() =>
{
foreach(string v in col.GetConsumingEnumerable())
Console.WriteLine(v);
});
Task write = Task.Run(() =>
{
while(true)
{
string s = Console.ReadLine();
if (string.IsNullOrWhiteSpace(s)) break;
col.Add(s);
}
});
write.wait();
}
② ConcurrentBag<T>
用副本方式支持并发。无序。
TryPeek方法在多线程中不太有用。peek过程中可能数据已经被修改了。
ConcurrentBag<int> bag = new ConcurrentBag<int>();
Task.Run(() =>
{
bag.Add(42);
Thread.Sleep(1000);
bag.Add(21);
});
Task.Run(() =>
{
foreach(int i in bag)
Console.WriteLine(i);
}).wait();
*上面的程序仅打印42。因为向bag添加21的时候，打印程序已经执行完毕了。
③ ConcurrentQueue<T> 和 ConcurrentStack<T>
也是用快照方式实现。
④ ConcurrentDictionary
var dict = new ConcurrentDictionary<string, int>();
if (dict.TryAdd("k1", 42))
Console.WriteLine("Added");
if (dict.TryUpdate("k1", 21, 42))
Console.WriteLine("42 updated to 21");
dict["k1"] = 42; //Overwhrite uncondictionally
int r1 = dict.AddOrUpdate("k1", 3, (s, i) => i * 2);
int r2 = dict.GetOrAdd("k2", 3);
3. 总结
① 可以把每个线程当成一个独享cpu的程序。
② 建议使用ThreadPool来管理线程。
③ Task是对一个执行逻辑的封装。推荐用于多线程代码中。
④ Paralle用于代码中的并行操作。
⑤ PLINQ是LINQ的扩展，用于并行查询。
⑥ 用 async 和 await，可以用同步的形式编写异步的代码。
⑦ 并行集合可以线程安全的用于多线程环境中。
