C++【转】async & await 的前生今生(Updated)

async 和 await 出现在C#
5.0之后,给相互编程带来了累累的便利,越发是当在MVC中的Action也化为async之后,有点初阶什么都是async的意味了。不过那也给我们编程埋下了有些隐患,有时候可能会发出部分咱们温馨都不亮堂怎么发生的Bug,尤其是假如连线程基础没有了然的情形下,更不知晓怎么样去处理了。那前些天大家就来好赏心悦目看那两哥们和她俩的伯父(Task)曾祖父(Thread)们究竟有哪些不一样和特征,本文将会对Thread
到 Task 再到 .NET 4.5的 async和
await,那两种艺术下的竞相编程作一个概括性的牵线包括:开启线程,线程结果重返,线程中止,线程中的十分处理等。

内容索引

创建

static void Main(){
    new Thread(Go).Start();  // .NET 1.0开始就有的 
    Task.Factory.StartNew(Go); // .NET 4.0 引入了 TPL
    Task.Run(new Action(Go)); // .NET 4.5 新增了一个Run的方法
}

public static void Go(){
    Console.WriteLine("我是另一个线程");
}

  那之中需求留意的是,创制Thread的实例之后,需求手动调用它的Start方法将其启动。可是对于Task来说,StartNew和Run的还要,既会创建新的线程,并且会即时启动它。

线程池 

  线程的创建是比较占用资源的一件工作,.NET
为大家提供了线程池来帮衬大家成立和管制线程。Task是默许会直接使用线程池,可是Thread不会。假使大家不行使Task,又想用线程池的话,可以应用ThreadPool类。

static void Main() {
    Console.WriteLine("我是主线程:Thread Id {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(Go);

    Console.ReadLine();
}

public static void Go(object data) {
    Console.WriteLine("我是另一个线程:Thread Id {0}",Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}

C++ 1

传播参数

static void Main() {
    new Thread(Go).Start("arg1"); // 没有匿名委托之前,我们只能这样传入一个object的参数

    new Thread(delegate(){  // 有了匿名委托之后...
        GoGoGo("arg1", "arg2", "arg3");
    });

    new Thread(() => {  // 当然,还有 Lambada
        GoGoGo("arg1","arg2","arg3");
    }).Start();

    Task.Run(() =>{  // Task能这么灵活,也是因为有了Lambda呀。
        GoGoGo("arg1", "arg2", "arg3");
    });
}

public static void Go(object name){
    // TODO
}

public static void GoGoGo(string arg1, string arg2, string arg3){
    // TODO
}

返回值

  Thead是无法再次回到值的,但是作为更尖端的Task当然要弥补一下以此功效。

static void Main() {
    // GetDayOfThisWeek 运行在另外一个线程中
    var dayName = Task.Run<string>(() => { return GetDayOfThisWeek(); });
    Console.WriteLine("今天是:{0}",dayName.Result);
}

共享数据

  上边说了参数和重回值,大家来看一下线程之间共享数据的难题。

private static bool _isDone = false;    
static void Main(){
    new Thread(Done).Start();
    new Thread(Done).Start();
}

static void Done(){
    if (!_isDone) {
        _isDone = true; // 第二个线程来的时候,就不会再执行了(也不是绝对的,取决于计算机的CPU数量以及当时的运行情况)
        Console.WriteLine("Done");
    }
}

 C++ 2

  线程之间可以通过static变量来共享数据。

线程安全

   大家先把上边的代码小小的调整一下,就清楚如何是线程安全了。大家把Done方法中的两句话对换了瞬间地方。

private static bool _isDone = false;    
static void Main(){
    new Thread(Done).Start();
    new Thread(Done).Start();
    Console.ReadLine();
}

static void Done(){
    if (!_isDone) {
       Console.WriteLine("Done"); // 猜猜这里面会被执行几次?
        _isDone = true; 
    }
}

C++ 3 

  上面那种景况不会直接暴发,不过只要您运气好的话,就会中奖了。因为第四个线程还尚未来得及把_isDone设置成true,首个线程就进入了,而那不是大家想要的结果,在五个线程下,结果不是我们的预想结果,那就是线程不安全。

  要解决地点遭受的题材,我们即将用到锁。锁的门类有独占锁,互斥锁,以及读写锁等,大家那里就大约演示一下独占锁。

private static bool _isDone = false;
private static object _lock = new object();
static void Main(){
    new Thread(Done).Start();
    new Thread(Done).Start();
    Console.ReadLine();
}

static void Done(){
    lock (_lock){
        if (!_isDone){
            Console.WriteLine("Done"); // 猜猜这里面会被执行几次?
            _isDone = true;
        }
    }
}

  再大家抬高锁之后,被锁住的代码在同一个时刻内只允许一个线程访问,其余的线程会被封堵,唯有等到这几个锁被放出之后其余的线程才能举办被锁住的代码。

Semaphore 信号量

  我实际不精通那一个单词应该怎么翻译,从官方的诠释来看,我们可以这么敞亮。它可以控制对某一段代码或者对某个资源访问的线程的多寡,当先这一个数据之后,其余的线程就得拭目以待,唯有等明天有线程释放了将来,上面的线程才能访问。那几个跟锁有相似的功力,只可是不是总揽的,它同意一定数量的线程同时做客。

static SemaphoreSlim _sem = new SemaphoreSlim(3);    // 我们限制能同时访问的线程数量是3
static void Main(){
    for (int i = 1; i <= 5; i++) new Thread(Enter).Start(i);
    Console.ReadLine();
}

static void Enter(object id){
    Console.WriteLine(id + " 开始排队...");
    _sem.Wait();
    Console.WriteLine(id + " 开始执行!");          
    Thread.Sleep(1000 * (int)id);               
    Console.WriteLine(id + " 执行完毕,离开!");      
    _sem.Release();
}

 

  C++ 4

在最初阶的时候,前3个排队之后就应声进入实践,不过4和5,唯有等到有线程退出之后才方可实施。

十分处理

  此外线程的丰富,主线程可以捕获到么?

public static void Main(){
    try{
        new Thread(Go).Start();
    }
    catch (Exception ex){
        // 其它线程里面的异常,我们这里面是捕获不到的。
        Console.WriteLine("Exception!");
    }
}
static void Go() { throw null; }

  那么升级了的Task呢?

public static void Main(){
    try{
        var task = Task.Run(() => { Go(); });
        task.Wait();  // 在调用了这句话之后,主线程才能捕获task里面的异常

        // 对于有返回值的Task, 我们接收了它的返回值就不需要再调用Wait方法了
        // GetName 里面的异常我们也可以捕获到
        var task2 = Task.Run(() => { return GetName(); });
        var name = task2.Result;
    }
    catch (Exception ex){
        Console.WriteLine("Exception!");
    }
}
static void Go() { throw null; }
static string GetName() { throw null; }

一个小例子认识async & await

static void Main(string[] args){
    Test(); // 这个方法其实是多余的, 本来可以直接写下面的方法
    // await GetName()  
    // 但是由于控制台的入口方法不支持async,所有我们在入口方法里面不能 用 await

    Console.WriteLine("Current Thread Id :{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}

static async Task Test(){
    // 方法打上async关键字,就可以用await调用同样打上async的方法
    // await 后面的方法将在另外一个线程中执行
    await GetName();
}

static async Task GetName(){
    // Delay 方法来自于.net 4.5
    await Task.Delay(1000);  // 返回值前面加 async 之后,方法里面就可以用await了
    Console.WriteLine("Current Thread Id :{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    Console.WriteLine("In antoher thread.....");
}

C++ 5

await 的原形

  await后的的实践种种 

 C++ 6

     感谢 locus的指正, await
之后不会打开新的线程(await
一向不会张开新的线程),所以地点的图是有几许题材的。

  await
不会开启新的线程,当前线程会从来往下走直到境遇真正的Async方法(比如说HttpClient.GetStringAsync),那一个艺术的里边会用Task.Run或者Task.Factory.StartNew
去开启线程。也就是只要措施不是.NET为大家提供的Async方法,大家须要友善创制Task,才会真正的去创设线程

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("Main Thread Id: {0}\r\n", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    Test();
    Console.ReadLine();
}

static async Task Test()
{
    Console.WriteLine("Before calling GetName, Thread Id: {0}\r\n", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    var name = GetName();   //我们这里没有用 await,所以下面的代码可以继续执行
    // 但是如果上面是 await GetName(),下面的代码就不会立即执行,输出结果就不一样了。
    Console.WriteLine("End calling GetName.\r\n");
    Console.WriteLine("Get result from GetName: {0}", await name);
}

static async Task<string> GetName()
{
    // 这里还是主线程
    Console.WriteLine("Before calling Task.Run, current thread Id is: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    return await Task.Run(() =>
    {
        Thread.Sleep(1000);
        Console.WriteLine("'GetName' Thread Id: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        return "Jesse";
    });
}

C++ 7

  大家再来看一下那张图:

  C++ 8

  1. 进去主线程开首履行
  2. 调用async方法,重临一个Task,注意那么些时候其它一个线程已经起始运行,也就是GetName里面的
    Task
    已经初步工作了
  3. 主线程继续往下走
  4. 第3步和第4步是同时举行的,主线程并没有挂起等待
  5. 假诺另一个线程已经施行完成,name.IsCompleted=true,主线程仍旧不用挂起,直接拿结果就可以了。假诺另一个线程还同有执行达成,
    name.IsCompleted=false,那么主线程会挂起等待,直到回到结果得了。

只有async方法在调用前才能加await么?

static void Main(){
    Test();
    Console.ReadLine();
}

static async void Test(){
    Task<string> task = Task.Run(() =>{
        Thread.Sleep(5000);
        return "Hello World";
    });
    string str = await task;  //5 秒之后才会执行这里
    Console.WriteLine(str);
}

  答案很明确:await并不是指向于async的方法,而是本着async方法所再次来到给我们的Task,那也是为何所有的async方法都必须重回给我们Task。所以大家一致能够在Task前边也添加await关键字,那样坚实在是告诉编译器我索要等这么些Task的重回值或者等这几个Task执行落成之后才能继续往下走。

并非await关键字,怎么样确认Task执行达成了?

static void Main(){
    var task = Task.Run(() =>{
        return GetName();
    });

    task.GetAwaiter().OnCompleted(() =>{
        // 2 秒之后才会执行这里
        var name = task.Result;
        Console.WriteLine("My name is: " + name);
    });

    Console.WriteLine("主线程执行完毕");
    Console.ReadLine();
}

static string GetName(){
    Console.WriteLine("另外一个线程在获取名称");
    Thread.Sleep(2000);
    return "Jesse";
}

C++ 9

Task.GetAwaiter()和await Task 的区别?

 C++ 10

  • 丰裕await关键字之后,后边的代码会被挂起等待,直到task执行完结有重回值的时候才会三番五次向下执行,这一段时间主线程会处于挂起状态。
  • GetAwaiter方法会重返一个awaitable的对象(继承了INotifyCompletion.OnCompleted方法)我们只是传递了一个信托进去,等task达成了就会举办那么些委托,不过并不会潜移默化主线程,上边的代码会及时实施。那也是怎么大家结果其中第一句话会是
    “主线程执行已毕”!

Task怎么着让主线程挂起等待?

  地方的右手是属于尚未挂起主线程的情景,和我们的await仍旧有某些出入,那么在收获Task的结果前什么挂起主线程呢?

static void Main(){
    var task = Task.Run(() =>{
        return GetName();
    });

    var name = task.GetAwaiter().GetResult();
    Console.WriteLine("My name is:{0}",name);

    Console.WriteLine("主线程执行完毕");
    Console.ReadLine();
}

static string GetName(){
    Console.WriteLine("另外一个线程在获取名称");
    Thread.Sleep(2000);
    return "Jesse";
}

  C++ 11

Task.GetAwait()方法会给我们回去一个awaitable的目的,通过调用那一个目的的GetResult方法就会挂起主线程,当然也不是所有的情况都会挂起。还记得大家Task的性状么?
在一始发的时候就启动了另一个线程去实践那么些Task,当大家调用它的结果的时候即使这几个Task已经推行达成,主线程是不用等待可以直接拿其结果的,倘使没有实施落成那主线程就得挂起等待了。

await 实质是在调用awaitable对象的GetResult方法

static async Task Test(){
    Task<string> task = Task.Run(() =>{
        Console.WriteLine("另一个线程在运行!");  // 这句话只会被执行一次
        Thread.Sleep(2000);
        return "Hello World";
    });

    // 这里主线程会挂起等待,直到task执行完毕我们拿到返回结果
    var result = task.GetAwaiter().GetResult();  
    // 这里不会挂起等待,因为task已经执行完了,我们可以直接拿到结果
    var result2 = await task;     
    Console.WriteLine(str);
}

C++ 12

到此为止,await就精神大白了,欢迎点评。Enjoy Coding! 🙂