Thread、ThreadPool、Task、Parallel、Async和Await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"); } 前台线程
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"); } 后台线程
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);


5、Async、Await


async和await关键字用来实现异步编程，async用来修饰方法，await用来调用方法，await关键字必须出现在有async的方法中，await调用的方法可以不用async关键字修饰，但是返回值类型必须为Task<T>类型，下面来说一下用法：
static void Main(string[] args)
{ Demo1(); Console.ReadKey(); } static async void Demo1()
{ await Demo2(); } static async Task<int> Demo2()
{ return 1; }
await开启异步和Task开启异步还是有区别的

例如下面两个例子

我们先用Task开启异步编程
static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("主线程开始"); TaskDemo1();
Console.WriteLine("主线程结束"); Console.ReadKey(); } static void TaskDemo1() {
Console.WriteLine("异步开始"); Task.Run<int>(() => { return TaskDemo2(); });
Console.WriteLine("异步结束"); } static int TaskDemo2() { Console.WriteLine("子线程开始"
); Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("子线程结束"); return 1; }
我们这是可以大胆的猜测一下显示的顺寻

大致应该是：主线程开始==》异步开始==》(子线程开始|异步结束）=》（子线程开始|主线程结束）==》（子线程开始）=》子线程结束

运行结果：



果然和我们猜想的差不多，大致顺序没有变，接下来我们用async和await关键字开启异步
static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("主线程开始"); AsyncDemo1();
Console.WriteLine("主线程结束"); Console.ReadKey(); } static async void AsyncDemo1()
{ Console.WriteLine("异步开始"); await AsyncDemo2(); Console.WriteLine("异步结束"); }
static async Task<int> AsyncDemo2() { Console.WriteLine("子线程开始"); //当前子线程暂停1s
await Task.Delay(1000); Console.WriteLine("子线程结束"); return 0; }
 按理说顺序也会是：主线程开始==》异步开始==》(子线程开始|异步结束）=》（子线程开始|主线程结束）==》（子线程开始）=》子线程结束

但事实是：



Task和async&await关键字的区别就此处

首先说一下梳理一下Task的执行过程（画图画的很粗糙，重点是流程）



然后我们再来看一下async和await的执行过程




现在问题已经很清晰了，就是当主线程执行到await AsyncDemo2()时，会像是碰到了return语句一样，退出当前方法(AsyncDemo1)，将当前方法(AsyncDemo1)的后续执行语句交给子线程来执行，子线程会在执行完AsyncDemo2方法之后，返回过来执行AsyncDemo1方法。

这一点就是await与Task异步编程的不同点

 

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