前言
本文旨在帮助读者理解C#中的异步编程与多线程概念，探讨如何在C#中实现多线程，并对比分析不同实现方法的特点及其适用场景。
全文分为两大部分，第一部分介绍异步编程模式async/await及其与多线程的区别，第二部分则聚焦于C#中实现多线程的三种主要方法：Thread、ThreadPool和Task。
第一部分：异步编程模式 async/await 与多线程的区别
1.1、异步编程模式简介
异步编程模式是一种编程接口设计，主要用于处理并发流程需求。async/await是C#中实现异步编程的主要方式之一。这种模式允许开发者编写非阻塞代码，提高程序的响应性和效率。
1.2、async/await使用示例
static void Main(string[] args)
{
_ = Async1();
Console.WriteLine("...............按任意键退出");
Console.ReadKey();
}
static async Task Async1()
{
Console.WriteLine("异步开始");
var r = await Async2();
var x = await Async3(r);
Console.WriteLine("结果是 {0}", r + x);
}
static async Task<int> Async2()
{
await Task.Delay(1000); // 异步延迟方法
return 100;
}
static async Task<int> Async3(int x)
{
await Task.Delay(1000);
return x % 7;
}
执行结果
通过上述代码可以看到，async关键字修饰的方法为异步方法，而await关键字用于标记异步操作的开始点。只有当两者配合使用时，方法才会真正实现异步执行。
1.3、async/await 的特点
异步执行：在遇到await关键字时，方法会暂停执行，不会阻塞当前线程，而是允许其他任务继续运行。
代码可读性：虽然async/await提高了代码的并发能力，但在某些情况下，可能会降低代码的可读性。
返回值类型：async方法可以返回void、Task或Task<T>。
第二部分：C# 多线程实现方法
2.1、Thread类
Thread类是最基本的多线程实现方式，适用于需要长时间运行的线程。
2.1.1 Thread 使用示例
static void Main(string[] args)
{
Thread thread = new Thread(Fun1);
// Thread thread = new Thread(() => Fun1(0)); // 多线程调用时有参数传递的写法
Console.WriteLine("异步开始");
// thread.IsBackground = true; // 设置为后台线程
thread.Start();
Console.WriteLine("...............按任意键退出");
Console.ReadKey();
}
static void Fun1()
{
var r = Fun2();
var x = Fun3(r);
Console.WriteLine("结果是 {0}", r + x);
}
static int Fun2()
{
Thread.Sleep(1000);
return 100;
}
static int Fun3(int x)
{
Thread.Sleep(1000);
return x % 7;
}
执行结果：
2.1.2 Thread 的特点
内存消耗：每次创建新的Thread对象都会消耗一定的内存（约1MB）。
线程类型：默认为前台线程，可以通过IsBackground属性设置为后台线程。
参数传递：可以通过Start方法传递参数，但参数类型必须为object。
2.2、ThreadPool线程池
ThreadPool适用于需要频繁创建和销毁线程且每个线程运行时间较短的场景。
2.2.1、ThreadPool使用示例
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("主线程执行！");
ThreadPool.SetMinThreads(1, 1); // 设置最小线程数
ThreadPool.SetMaxThreads(5, 5); // 设置最大线程数
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(testFun), i);
}
Console.WriteLine("主线程结束！");
Console.WriteLine("...............按任意键退出");
Console.ReadKey();
}
public static void testFun(object obj)
{
Console.WriteLine(string.Format("{0}:第{1}个线程", DateTime.Now.ToString(), obj.ToString()));
Thread.Sleep(5000);
}
2.2.2、ThreadPool的特点
线程池特性：线程池是一个静态类，通过QueueUserWorkItem方法将工作项加入线程池。
性能优势：避免了频繁创建和销毁线程的开销，提高了程序性能。
线程管理：无法直接控制线程的开始、挂起和终止。
2.3、Task类
Task类是C#中推荐的多线程实现方式，适用于大多数场景。
2.3.1、Task使用示例
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("主线程执行！");
// 方法一
Task t1 = new Task(() =>
{
Console.WriteLine("方法1的任务开始工作……");
Thread.Sleep(5000);
Console.WriteLine("方法1的任务工作完成……");
});
t1.Start();
// 方法二
Task.Run(() =>
{
Console.WriteLine("方法2的任务开始工作……");
Thread.Sleep(5000);
Console.WriteLine("方法2的任务工作完成……");
});
// 方法三
var t3 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
Console.WriteLine("方法3的任务开始工作……");
Thread.Sleep(5000);
Console.WriteLine("方法3的任务工作完成……");
});
Console.WriteLine("主线程结束！");
Console.WriteLine("...............按任意键退出");
Console.ReadKey();
}
2.3.2 Task 的特点
灵活性：提供了丰富的API，支持多种管理和控制方法。
性能优化：使用本地队列减少线程之间的资源竞争。
返回值：可以通过Task<T>获取任务的返回值。
2.4、Task的高级用法
2.4.1、带返回值的 Task
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("主线程执行！");
Task<int> task = CreateTask("Task 1");
task.Start();
int result = task.Result;
Console.WriteLine("Task 1 Result is: {0}", result);
Console.WriteLine("主线程结束！");
Console.WriteLine("...............按任意键退出");
Console.ReadKey();
}
static Task<int> CreateTask(string name)
{
return new Task<int>(() => TaskMethod(name));
}
static int TaskMethod(string name)
{
Console.WriteLine("Task {0} is running on a thread id {1}. Is thread pool thread: {2}",
name, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
return 42;
}
2.4.2、ContinueWith方法
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("主线程执行！");
Task t1 = new Task(() =>
{
Console.WriteLine("方法1的任务开始工作……");
Thread.Sleep(5000);
Console.WriteLine("方法1的任务工作完成……");
});
t1.Start();
t1.ContinueWith(t =>
{
Console.WriteLine("方法1的任务工作完成了!");
});
Console.WriteLine("主线程结束！");
Console.WriteLine("...............按任意键退出");
Console.ReadKey();
}
2.4.3、Task.WaitAll方法
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("主线程执行！");
Task t1 = new Task(() =>
{
Console.WriteLine("方法1的任务开始工作……");
Thread.Sleep(5000);
Console.WriteLine("方法1的任务工作完成……");
});
t1.Start();
Task t2 = new Task(() =>
{
Console.WriteLine("方法2的任务开始工作……");
Thread.Sleep(5000);
Console.WriteLine("方法2的任务工作完成……");
});
t2.Start();
Task.WaitAll(t1, t2);
Console.WriteLine("主线程结束！");
Console.WriteLine("...............按任意键退出");
Console.ReadKey();
}
总结
多线程是实现异步的一种方法，C#中常用的多线程实现方式包括Thread、ThreadPool和Task。具体选择哪种方法取决于应用场景：
长时间运行的线程：推荐使用Thread。
频繁创建和销毁线程且运行时间较短：推荐使用ThreadPool。
其他一般场景：推荐使用Task，因其灵活性和性能优势。
希望本文能帮助读者更好地理解和应用C#中的异步编程和多线程技术。
最后
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作者：hello黄先森
出处：cnblogs.com/hellohxs/p/14358776.html
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