一文帶你搞懂C#多線程的5種寫法

1.簡(jiǎn)介

超長(zhǎng)警告！
在學(xué)習(xí)本篇文章前你需要學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)：
線程基本知識(shí)

此篇文章簡(jiǎn)單總結(jié)了C#中主要的多線程實(shí)現(xiàn)方法，包括：

• Thread
  線程
• ThreadPool
  線程池
• Parallel
• Task
  任務(wù)
• BackgroundWorker組件

2. Thread類

2.1 概述

• 使用Thread類通過(guò)ThreadStart（無(wú)參數(shù)）或ParameterizedThreadStart（一個(gè)輸入?yún)?shù)）類型的委托創(chuàng)建一個(gè)Thread對(duì)象，開啟一個(gè)新線程，執(zhí)行該委托傳遞的任務(wù)，此時(shí)線程尚未處于運(yùn)行狀態(tài)。

• 調(diào)用Start()函數(shù)啟動(dòng)線程，當(dāng)前線程繼續(xù)執(zhí)行。

• 調(diào)用Join()函數(shù)可以阻塞當(dāng)前線程，直到調(diào)用Join()的線程終止。

• 調(diào)用Abort()方法，如需中止線程，在調(diào)用該方法的線程上拋出ThreadAbortException異常，以結(jié)束該線程

• 可以通過(guò)Thread.ResetAbort()方法阻止線程的中止。

2.1 屬性表

屬性說(shuō)明

Name	屬性，獲取或設(shè)置線程的名稱
Priority	屬性，獲取或設(shè)置線程的優(yōu)先級(jí)
ThreadState	屬性，獲取線程當(dāng)前的狀態(tài)
IsAlive	屬性，獲取當(dāng)前線程是否處于啟動(dòng)狀態(tài)
IsBackground	屬性，獲取或設(shè)置值，表示該線程是否為后臺(tái)線程
CurrentThread	屬性，獲取當(dāng)前正在運(yùn)行的線程

2.2 方法表

方法說(shuō)明

Start()	方法，啟動(dòng)線程
Sleep(int millisecondsTimout)	方法，將當(dāng)前線程暫停指定的毫秒數(shù)
Suspend()	方法，掛起當(dāng)前線程（已經(jīng)被棄用）
Join()	方法，阻塞調(diào)用線程，直到某個(gè)線程終止為止
Interrupt()	方法，中斷當(dāng)前線程
Resume()	方法，繼續(xù)已經(jīng)掛起的線程（已經(jīng)被棄用）
Abort()	方法，終止線程（已經(jīng)被棄用）

2.3 開啟線程

首先用new申請(qǐng)Thread對(duì)象，然后對(duì)象調(diào)用Start()方法啟用線程。

代碼如下所示：

class Program {static void DownLoad(){Console.WriteLine("DownLoad Begin " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("DownLoad End");}static void Main(string[] args){//創(chuàng)建Thread對(duì)象Thread thread = new Thread(DownLoad);//啟動(dòng)線程thread.Start();Console.WriteLine("Main");Console.ReadKey();} }

Thread.CurrentThread.ManagedThreadId獲取當(dāng)前線程的ID，便于管理。

用Lambda表達(dá)式代替函數(shù)調(diào)用，也能達(dá)到相同的效果

class Program {static void Main(string[] args){Thread thread = new Thread(() =>{Console.WriteLine("DownLoad Begin " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("DownLoad End");});thread.Start();Console.WriteLine("Main");Console.ReadKey();} }

2.4 傳遞參數(shù)

有兩種為線程傳遞參數(shù)的方法：

• Start()函數(shù)傳參法
• 對(duì)象成員方法傳參法
• 匿名方法傳參法

2.4.1 Start()函數(shù)傳參

為某方法創(chuàng)建新線程后，在使用Start()方法啟動(dòng)線程時(shí)傳遞該方法需要的參數(shù)。

代碼如下：

class Program {static void DownLoad(object name){Console.WriteLine("DownLoad Begin " + name);Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("DownLoad End");}static void Main(string[] args){//創(chuàng)建Thread對(duì)象Thread thread = new Thread(DownLoad);//啟動(dòng)線程thread.Start("April");Console.WriteLine("Main");Console.ReadKey();}

2.4.1 對(duì)象傳遞

初始化一個(gè)對(duì)象，然后用對(duì)象的方法初始化Thread，這樣該線程就可以使用這個(gè)對(duì)象的所有成員。

class Program {public class Download{private int Id;private string Name;public Download(int id, string name){Id = id;Name = name;}public void DownloadFile(){Console.WriteLine("DownLoad Begin " + "ID: " + Id + " Name: " + Name);Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("DownLoad End"); }}static void Main(string[] args){Download download = new Download(1, "人民日?qǐng)?bào)");Thread thread = new Thread(download.DownloadFile);thread.Start();Console.WriteLine("Main");Console.ReadKey();} }

2.4.5 匿名方法

需要接收多個(gè)參數(shù)的解決方案是使用一個(gè)匿名方法調(diào)用，方法如下

static void Main() { Thread t = new Thread(delegate() { WriteText ("Hello"); });t.Start();}static void WriteText (stringtext) { Console.WriteLine (text); }

它的優(yōu)點(diǎn)是目標(biāo)方法（這里是WriteText），可以接收任意數(shù)量的參數(shù)，并且沒(méi)有裝箱操作。

不過(guò)這需要將一個(gè)外部變量放入到匿名方法中，如下示例：

static voidMain() { stringtext = "Before";Threadt = new Thread(delegate() { WriteText (text); });text = "After";t.Start();}static void WriteText (stringtext) { Console.WriteLine (text); }

需要注意的是:
當(dāng)外部變量的值被修改，匿名方法可能進(jìn)行無(wú)意的互動(dòng)，導(dǎo)致一些古怪的現(xiàn)象。
一旦線程開始運(yùn)行，外部變量最好被處理成只讀的——除非有人愿意使用適當(dāng)?shù)逆i。

2.5 線程命名

線程可以通過(guò)它的Name屬性進(jìn)行命名，這非常有利于調(diào)試：
可以用Console.WriteLine打印出線程的名字
Microsoft Visual Studio可以將線程的名字顯示在調(diào)試工具欄的位置上。

線程的名字可以在被任何時(shí)間設(shè)置——但只能設(shè)置一次，重命名會(huì)引發(fā)異常。

程序的主線程也可以被命名，下面例子里主線程通過(guò)CurrentThread命名：

Class ThreadNaming { static void Main() { Thread.CurrentThread.Name= "main";Thread worker = new Thread(Go);worker.Name= "worker";worker.Start();Go();}static void Go() { Console.WriteLine ("Hello from "+ Thread.CurrentThread.Name);}}

輸出

Hellofrom main

Hellofrom worker

2.6 前臺(tái)線程和后臺(tái)線程

• 前臺(tái)線程(用戶界面線程)
  只要存在有一個(gè)前臺(tái)線程在運(yùn)行，應(yīng)用程序就在運(yùn)行
  通常用來(lái)處理用戶的輸入并響應(yīng)各種事件和消息
• 后臺(tái)線程(工作線程)
  應(yīng)用程序關(guān)閉時(shí)，如果后臺(tái)線程沒(méi)有執(zhí)行完，會(huì)被強(qiáng)制性的關(guān)閉
  用來(lái)執(zhí)行程序的后臺(tái)處理任務(wù)，比如計(jì)算、調(diào)度、對(duì)串口的讀寫操作等

例如：

class Program {static void DownLoad(){Console.WriteLine("DownLoad Begin " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("DownLoad End");}static void Main(string[] args){//創(chuàng)建Thread對(duì)象Thread thread = new Thread(DownLoad);//設(shè)為后臺(tái)線程thread.IsBackground = true;//啟動(dòng)線程thread.Start();Console.WriteLine("Main");} }

在上例中，thread被設(shè)置為后臺(tái)線程。
Main執(zhí)行完后，沒(méi)有前臺(tái)線程了，應(yīng)用程序就結(jié)束，雖然后臺(tái)線程thread此時(shí)尚未執(zhí)行完，也被終止。

改變線程從前臺(tái)到后臺(tái)不會(huì)以任何方式改變它在CPU協(xié)調(diào)程序中的優(yōu)先級(jí)和狀態(tài)。

擁有一個(gè)后臺(tái)工作線程是有益的，
最直接的理由是當(dāng)提到結(jié)束程序它總是可能有最后的發(fā)言權(quán)。
交織以不會(huì)消亡的前臺(tái)線程，保證程序的正常退出。

拋棄一個(gè)前臺(tái)工作線程是尤為險(xiǎn)惡的，尤其對(duì)Windows Forms程序，
因?yàn)槌绦蛑钡街骶€程結(jié)束時(shí)才退出（至少對(duì)用戶來(lái)說(shuō)），但是它的進(jìn)程仍然運(yùn)行著。
在Windows任務(wù)管理器它將從應(yīng)用程序欄消失不見，但卻可以在進(jìn)程欄找到它。
除非用戶找到并結(jié)束它，它將繼續(xù)消耗資源，并可能阻止一個(gè)新的實(shí)例的運(yùn)行從開始或影響它的特性。

對(duì)于程序失敗退出的普遍原因就是存在“被忘記”的前臺(tái)線程。

線程類型動(dòng)作結(jié)束后續(xù)處理

前臺(tái)線程	主程序關(guān)閉	否	顯示關(guān)閉線程/殺掉當(dāng)前進(jìn)程
后臺(tái)線程	主程序關(guān)閉	是	無(wú)

2.7 注意事項(xiàng)

• Thread類創(chuàng)建的線程默認(rèn)為前臺(tái)線程，可以通過(guò)IsBackground屬性設(shè)置其為前臺(tái)或后臺(tái)線程。

  用Thread類創(chuàng)建的線程是前臺(tái)線程，線程池中的線程總是后臺(tái)線程

• 可以通過(guò)Priority屬性設(shè)置線程的優(yōu)先級(jí)。

• 線程內(nèi)部可以通過(guò)try catch捕獲該異常，在catch模塊中進(jìn)行一些必要的處理
  如釋放持有的鎖和文件資源等

• 慎重使用Abort()方法
  如果在當(dāng)前線程中拋出該異常，其結(jié)果是可預(yù)測(cè)的
  但是對(duì)于其他線程，它會(huì)中斷任何正在執(zhí)行的代碼，有可能中斷靜態(tài)對(duì)象的生成，造成不可預(yù)測(cè)的結(jié)果。

3. 線程池

3.1 概述

ThreadPool類維護(hù)一個(gè)線程的列表，提供給用戶以執(zhí)行不同的小任務(wù)，減少頻繁創(chuàng)建線程的開銷。
該線程池可用于執(zhí)行任務(wù)、發(fā)送工作項(xiàng)、處理異步 I/O、代表其他線程等待以及處理計(jì)時(shí)器。

線程池其實(shí)就是一個(gè)存放線程對(duì)象的“池子(pool)”，他提供了一些基本方法，如：設(shè)置pool中最小/最大線程數(shù)量、把要執(zhí)行的方法排入隊(duì)列等等。ThreadPool是一個(gè)靜態(tài)類，因此可以直接使用，不用創(chuàng)建對(duì)象。

3.2 線程池的優(yōu)點(diǎn)

每新建一個(gè)線程都需要占用內(nèi)存空間和其他資源
而新建了那么多線程，有很多在休眠，或者在等待資源釋放；
又有許多線程只是周期性的做一些小工作，如刷新數(shù)據(jù)等等，太浪費(fèi)了，劃不來(lái)。
實(shí)際編程中大量線程突發(fā)，然后在短時(shí)間內(nèi)結(jié)束的情況很少見。

于是，就提出了線程池的概念。

線程池中的線程執(zhí)行完指定的方法后并不會(huì)自動(dòng)消除，而是以掛起狀態(tài)返回線程池，如果應(yīng)用程序再次向線程池發(fā)出請(qǐng)求，那么處以掛起狀態(tài)的線程就會(huì)被激活并執(zhí)行任務(wù)，而不會(huì)創(chuàng)建新線程，這就節(jié)約了很多開銷。
只有當(dāng)線程數(shù)達(dá)到最大線程數(shù)量，系統(tǒng)才會(huì)自動(dòng)銷毀線程。

因此，使用線程池可以避免大量的創(chuàng)建和銷毀的開支，具有更好的性能和穩(wěn)定性，其次，開發(fā)人員把線程交給系統(tǒng)管理，可以集中精力處理其他任務(wù)。

3.3 線程池的使用

• 設(shè)置線程池最大最小：
  ThreadPool.SetMaxThreads (int workerThreads,int completionPortThreads)
  設(shè)置可以同時(shí)處于活動(dòng)狀態(tài)的線程池的請(qǐng)求數(shù)目。
  所有大于此數(shù)目的請(qǐng)求將保持排隊(duì)狀態(tài)，直到線程池線程變?yōu)榭捎谩?br /> 還可以設(shè)置最小線程數(shù)。

• 將任務(wù)添加進(jìn)線程池:
  **ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(方法名));**或
  ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(方法名), 參數(shù));

但是線程池的使用也有一些限制：

• 線程池中的線程均為后臺(tái)線程，并且不能修改為前臺(tái)線程
• 不能給入池的線程設(shè)置優(yōu)先級(jí)或名稱
• 對(duì)于COM對(duì)象，入池的所有線程都是多線程單元（MTA）線程，許多COM對(duì)象都需要單線程單元（STA） 線程
• 入池的線程只適合時(shí)間較短的任務(wù)，如果線程需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，應(yīng)使用Thread類創(chuàng)建線程或使用Task的LongRunning選項(xiàng)
• .Net下線程池最小默認(rèn)允許4個(gè)工作線程，最大允許2048個(gè)工作線程。
  并發(fā)線程啟動(dòng)后，瞬間會(huì)啟動(dòng)4個(gè)線程。
  而剩下的會(huì)依據(jù)環(huán)境每0.5秒或者1秒啟動(dòng)一個(gè)。
  如果同時(shí)運(yùn)行的線程達(dá)到Max工作線程，那么剩下的就會(huì)掛起
  直到線程池中的線程有空閑得了，才會(huì)去執(zhí)行。

4. Parallel類

4.1 概述

整理自https://blog.csdn.net/honantic/article/details/46876871

Parallel和Task類都位于System.Threading.Task命名空間中，是對(duì)Thread和ThreadPool類更高級(jí)的抽象。

Parrallel類有For()、ForEach()、Invoke()三個(gè)方法

• Invoke()
  實(shí)現(xiàn)任務(wù)并行性
  允許同時(shí)調(diào)用不同的方法，

• Parallel.For()和 Parallel.ForEach()
  實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行性
  在每次迭代中調(diào)用相同的代碼

4.2 常用方法

4.2.1 Parallel.For()

Parallel.For()方法類似于 C#的 for循環(huán)語(yǔ)旬,也是多次執(zhí)行一個(gè)任務(wù)。
使用Parallel.For()方法,可以并行運(yùn)行迭代。

迭代的順序沒(méi)有定義，不能保證。

在For()方法中：

• 前兩個(gè)參數(shù)定義了循環(huán)的開頭和結(jié)束。示例從0迭代到 9。
• 第 3個(gè)參數(shù)是一個(gè)Action委托
  是要并行運(yùn)行迭代的方法
• 整數(shù)參數(shù)是循環(huán)的迭代次數(shù),該參數(shù)被傳遞給Action委托引用的方法。
• Parallel.For()方法的返回類型是ParalleLoopResult結(jié)構(gòu),它提供了循環(huán)是否結(jié)束的信息。

案例如下：

public static void Main(){ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10, i =>{Console.WriteLine("i:{0}, thread id: {1}", i, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);Thread.Sleep(10);});Console.WriteLine("Is completed: {0}", result.IsCompleted);//i: 0, thread id: 9//i: 2, thread id: 10//i: 1, thread id: 9//i: 3, thread id: 10//i: 4, thread id: 9//i: 6, thread id: 11//i: 7, thread id: 10//i: 5, thread id: 9//i: 8, thread id: 12//i: 9, thread id: 11//Is completed: TrueConsole.ReadKey();}

同F(xiàn)or()循環(huán)類似，Parallel.For()方法也可以中斷循環(huán)的執(zhí)行。

Parallel.For()方法的一個(gè)重載版本接受第3個(gè)Action<int, ParallelLoopState>類型的參數(shù)。
使用這些參數(shù)定義一個(gè)方法,就可以調(diào)用ParalleLoopState的Break()或Stop()方法,以影響循環(huán)的結(jié)果。

注意,迭代的順序沒(méi)有定義

案例如下：

public static void Main(){ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 100, (i, state) =>{Console.WriteLine("i:{0}, thread id: {1}", i, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);if (i > 10)state.Break();Thread.Sleep(10);});Console.WriteLine("Is completed: {0}", result.IsCompleted);Console.WriteLine("Lowest break iteration: {0}", result.LowestBreakIteration);//i: 0, thread id: 10//i: 25, thread id: 6//i: 1, thread id: 10//i: 2, thread id: 10//i: 3, thread id: 10//i: 4, thread id: 10//i: 5, thread id: 10//i: 6, thread id: 10//i: 7, thread id: 10//i: 8, thread id: 10//i: 9, thread id: 10//i: 10, thread id: 10//i: 11, thread id: 10//Is completed: False//Lowest break iteration: 11Console.ReadKey();}

4.2.2 Parallel.For < TLocal >

Parallel.For()方法可能使用幾個(gè)線程來(lái)執(zhí)行循環(huán) 。

如果需要對(duì)每個(gè)線程進(jìn)行初始化,就可以使用Parallel.For方法。
除了from和to對(duì)應(yīng)的值之外,For()方法的泛型版本還接受3個(gè)委托參數(shù):

• 第一個(gè)參數(shù)的類型是Func< TLocal >
  因?yàn)檫@里的例子對(duì)于TLocal使用字符串,所以該方法需要定義為Func< string >,即返回string的方法。
  這個(gè)方法僅對(duì)于用于執(zhí)行迭代的每個(gè)線程調(diào)用一次

• 第二個(gè)委托參數(shù)為循環(huán)體定義了委托
  在示例中,該參數(shù)的類型是Func<int, ParallelLoopState, string, string>。
  其中第一個(gè)參數(shù)是循環(huán)迭代,第二個(gè)參數(shù) ParallelLoopstate允許停止循環(huán),如前所述 。
  循環(huán)體方法通過(guò)第3個(gè)參數(shù)接收從init方法返回的值,循環(huán)體方法還需要返回一個(gè)值,其類型是用泛型for參數(shù)定義的。

• For()方法的最后一個(gè)參數(shù)指定一個(gè)委托Action< TLocal >;在該示例中,接收一個(gè)字符串。
  這個(gè)方法僅對(duì)于每個(gè)線程調(diào)用一次,這是一個(gè)線程退出方法。

案例如下：

Parallel.For<string>(0, 20,() =>{Console.WriteLine("init thread {0},\t task {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Task.CurrentId);return string.Format("t{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);},(i, pls, str) =>{Console.WriteLine("body i {0} \t str {1} \t thread {2} \t task {3}", i, str, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Task.CurrentId);Thread.Sleep(10);return string.Format("i \t{0}", i);},(str) =>{Console.WriteLine("finally\t {0}", str);});Console.ReadKey();

Parallel.For 方法 (Int32, Int32, Func, Func<Int32, ParallelLoopState, TLocal, TLocal>, Action)

參數(shù)表：

參數(shù)名數(shù)據(jù)類型作用

	TLoca	線程本地?cái)?shù)據(jù)的類型
fromInclusive	System.Int32	開始索引（含）
toExclusive	System.Int32	結(jié)束索引（不含）
localInit	System.Func	用于返回每個(gè)任務(wù)的本地?cái)?shù)據(jù)的初始狀態(tài)的函數(shù)委托
body	System.Func<Int32, ParallelLoopState, TLocal, TLocal>	將為每個(gè)迭代調(diào)用一次的委托
localFinally	System.Action	用于對(duì)每個(gè)任務(wù)的本地狀態(tài)執(zhí)行一個(gè)最終操作的委托
返回值	System.Threading.Tasks.ParallelLoopResult

在迭代范圍 (fromInclusive，toExclusive) ，為每個(gè)值調(diào)用一次body 委托。
為它提供以下參數(shù)：

• 迭代次數(shù) (Int32)
• 可用來(lái)提前退出循環(huán)的ParallelLoopState實(shí)例
• 可以在同一線程上執(zhí)行的迭代之間共享的某些本地狀態(tài)。

對(duì)于參與循環(huán)執(zhí)行的每個(gè)任務(wù)調(diào)用 localInit 委托一次，并返回每個(gè)任務(wù)的初始本地狀態(tài)。
這些初始狀態(tài)傳遞給第一個(gè)在該任務(wù)上 調(diào)用的 body。
然后，每個(gè)后續(xù)正文調(diào)用返回可能修改過(guò)的狀態(tài)值，傳遞到下一個(gè)正文調(diào)用。
最后，每個(gè)任務(wù)上的最后正文調(diào)用返回傳遞給 localFinally 委托的狀態(tài)值。
每個(gè)任務(wù)調(diào)用 localFinally 委托一次，以對(duì)每個(gè)任務(wù)的本地狀態(tài)執(zhí)行最終操作。
此委托可以被多個(gè)任務(wù)同步調(diào)用；
因此您必須同步對(duì)任何共享變量的訪問(wèn)。

Parallel.For方法比在它執(zhí)行生存期的線程可能使用更多任務(wù)，作為現(xiàn)有的任務(wù)完成并被新任務(wù)替換。
這使基礎(chǔ) TaskScheduler 對(duì)象有機(jī)會(huì)添加、更改或移除服務(wù)循環(huán)的線程。

如果 fromInclusive 大于或等于 toExclusive，則該方法立即返回，而無(wú)需執(zhí)行任何迭代。

4.2.3 Parallel.ForEach()

Parallel.ForEach()方法遍歷實(shí)現(xiàn)了IEnumerable的集合,其方式類似于foreach語(yǔ)句,但以異步方式遍歷。
這里也沒(méi)有確定遍歷順序。

string[] data = { "zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten", "eleven", "twelve" };ParallelLoopResult result = Parallel.ForEach<string>(data, (s) =>{Console.WriteLine(s);});Console.ReadKey();

中斷循環(huán)
如果需要中斷循環(huán),就可以使用ForEach()方法的重載版本和ParallelLoopState參數(shù)。其方式與前面的For()方法相同。
ForEach()方法的一個(gè)重載版本也可以用于訪問(wèn)索引器,從而獲得迭代次數(shù)
如下所示:

string[] data = { "zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten", "eleven", "twelve" };ParallelLoopResult result = Parallel.ForEach<string>(data, (s, pls, l) =>{Console.WriteLine("{0}\t{1}", s, l);if (l > 10){pls.Break();}});Console.WriteLine("Lowest break iteration: {0}", result.LowestBreakIteration);Console.ReadKey();

4.2.4 Parallel.Invoke()

如果多個(gè)任務(wù)應(yīng)并行運(yùn)行,就可以使用Parallel.Invoke()方法。
Parallel.Invoke()方法允許傳遞一個(gè)Action委托數(shù)組,在其中可以指定應(yīng)運(yùn)行的方法。
示例代碼傳遞了要并行調(diào)用的Foo()和Bar()方法:

static void Main(string[] args){Parallel.Invoke(Foo, Bar);Console.ReadKey();}static void Foo(){Console.WriteLine("Foo");}static void Bar(){Console.WriteLine("Bar");}

如需同時(shí)執(zhí)行多個(gè)不同的任務(wù)，可以使用Parallel.Invoke()方法，它允許傳遞一個(gè)Action委托數(shù)組。

public static void Main(){Parallel.Invoke(Func1, Func2, Func3);Console.ReadKey();}

5. Task類

5.1 概述

相比于Thread類，Task類為控制線程提供了更大的靈活性。

• Task類可以獲取線程的返回值

• 可以定義連續(xù)的任務(wù)：在一個(gè)任務(wù)結(jié)束結(jié)束后開啟下一個(gè)任務(wù)

• 可以在層次結(jié)構(gòu)中安排任務(wù)，在父任務(wù)中可以創(chuàng)建子任務(wù)
  這樣就創(chuàng)建了一種依賴關(guān)系，如果父任務(wù)被取消，子任務(wù)也隨之取消

注意：
Task類默認(rèn)使用線程池中的線程，如果該任務(wù)需長(zhǎng)期運(yùn)行，應(yīng)使用TaskCreationOptions.LongRunning屬性告訴任務(wù)管理器創(chuàng)建一個(gè)新的線程，而不是使用線程池中的線程。

5.2 任務(wù)Task和線程Thread的區(qū)別：

• 任務(wù)是架構(gòu)在線程之上的
  也就是說(shuō)任務(wù)最終還是要拋給線程去執(zhí)行。
• 任務(wù)跟線程不是一對(duì)一的關(guān)系
  比如開10個(gè)任務(wù)并不是說(shuō)會(huì)開10個(gè)線程，這一點(diǎn)任務(wù)有點(diǎn)類似線程池，但是任務(wù)相比線程池有很小的開銷和精確的控制。
• Task和Thread一樣，位于System.Threading命名空間下!

5.3 Task的生存周期與狀態(tài)

狀態(tài)說(shuō)明

Created	表示默認(rèn)初始化任務(wù)，但是“工廠創(chuàng)建的”實(shí)例直接跳過(guò)。
WaitingToRun	這種狀態(tài)表示等待任務(wù)調(diào)度器分配線程給任務(wù)執(zhí)行。
RanToCompletion	任務(wù)執(zhí)行完畢。

//查看Task中的狀態(tài)var task1 = new Task(() =>{Console.WriteLine("Begin");System.Threading.Thread.Sleep(2000);Console.WriteLine("Finish");});Console.WriteLine("Before start:" + task1.Status);task1.Start();Console.WriteLine("After start:" + task1.Status);task1.Wait();Console.WriteLine("After Finish:" + task1.Status);

5.4 Task的使用方法

5.4.1 啟動(dòng)任務(wù)

以下程序演示了幾種通過(guò)Task類啟動(dòng)任務(wù)的方式：

• 實(shí)例化后手動(dòng)start()

  var task1 = new Task(() =>{//TODO you code});task1.Start();

• 使用Task工廠對(duì)象創(chuàng)建新任務(wù)并執(zhí)行

  TaskFactory tf = new TaskFactory(); Task t1 = tf.StartNew(TaskMethod.DoTask, "using a task factory");

• 工廠創(chuàng)建，直接執(zhí)行

  Task t2 = Task.Factory.StartNew(TaskMethod.DoTask, "factory via a task");

案例如下：

public class ThreadExample{public static void Main(){TaskFactory tf = new TaskFactory();Task t1 = tf.StartNew(TaskMethod.DoTask, "using a task factory");Task t2 = Task.Factory.StartNew(TaskMethod.DoTask, "factory via a task");Task t3 = new Task(TaskMethod.DoTask, "using a task constructor and start");t3.Start();//需要.NetFramework 4.5以上var t4 = Task.Run(() => TaskMethod.DoTask("using Run method"));Console.ReadKey();}class TaskMethod{static object taskLock = new object();public static void DoTask(object msg){lock (taskLock){Console.WriteLine(msg);Console.WriteLine("Task id:{0}, Thread id :{1}",Task.CurrentId == null ? "no task" : Task.CurrentId.ToString(),Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);}}}

5.4.2 任務(wù)控制

5.4.2.1 Task.Wait()

就是等待任務(wù)執(zhí)行（task1）完成，task1的狀態(tài)變?yōu)镃ompleted。

5.4.2.2 Task.WaitAll()

等待所有的任務(wù)都執(zhí)行完成：
例如：

Task.WaitAll(task,task2,task3...N) Console.WriteLine("All task finished!");

即當(dāng)task,task2,task3…N全部任務(wù)都執(zhí)行完成之后才會(huì)往下執(zhí)行代碼（打印出：“All task finished!”）

5.4.2.3 Task.WaitAny()

同Task.WaitAll，等待任何一個(gè)任務(wù)完成就繼續(xù)向下執(zhí)行，將上面的代碼WaitAll替換為WaitAny

Task.WaitAny(task,task2,task3...N) Console.WriteLine("Any task finished!");

即當(dāng)task,task2,task3…N任意一個(gè)任務(wù)都執(zhí)行完成之后就會(huì)往下執(zhí)行代碼（打印出：” Any task finished!”）

5.4.2.4 Task.ContinueWith()

在第一個(gè)Task完成后自動(dòng)啟動(dòng)下一個(gè)Task，實(shí)現(xiàn)Task的延續(xù)，編寫如下代碼：

public static void Main(){TaskFactory tf = new TaskFactory();Task t1 = tf.StartNew(()=>{Console.WriteLine("Current Task id = {0}", Task.CurrentId);Console.WriteLine("執(zhí)行任務(wù)1\r\n");Thread.Sleep(10);});Task t2 = t1.ContinueWith((t) =>{Console.WriteLine("Last Task id = {0}", t.Id);Console.WriteLine("Current Task id = {0}", Task.CurrentId);Console.WriteLine("執(zhí)行任務(wù)2\r\n");Thread.Sleep(10);});Task t3 = t2.ContinueWith(delegate(Task t) {Console.WriteLine("Last Task id = {0}", t.Id);Console.WriteLine("Current Task id = {0}", Task.CurrentId);Console.WriteLine("執(zhí)行任務(wù)3\r\n");}, TaskContinuationOptions.OnlyOnRanToCompletion);Console.ReadKey(); }//執(zhí)行結(jié)果////Current Task id = 1//執(zhí)行任務(wù)1//Last Task id = 1//Current Task id = 2//執(zhí)行任務(wù)2//Last Task id = 2//Current Task id = 3//執(zhí)行任務(wù)3

從執(zhí)行結(jié)果可以看出，任務(wù)1，2，3被順序執(zhí)行，同時(shí)通過(guò) TaskContinuationOptions 還可以指定何種情況下繼續(xù)執(zhí)行該任務(wù)，常用的值包括OnlyOnFaulted, OnlyOnCanceled, NotOnFaulted, NotOnCanceled等。如將上例中的OnlyOnRanToCompletion改為OnlyOnFaulted，任務(wù)2結(jié)束之后，任務(wù)3將不被執(zhí)行。

對(duì)于ContinueWith()的使用，MSDN演示了更加優(yōu)雅的“流式”調(diào)用方法：

private void Button1_Click(object sender, EventArgs e) { var backgroundScheduler = TaskScheduler.Default; var uiScheduler = TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext(); Task.Factory.StartNew(delegate { DoBackgroundComputation(); }, backgroundScheduler). ContinueWith(delegate { UpdateUI(); }, uiScheduler). ContinueWith(delegate { DoAnotherBackgroundComputation(); }, backgroundScheduler). ContinueWith(delegate { UpdateUIAgain(); }, uiScheduler); }

5.4.2.5 RunSynchronously()

用于實(shí)現(xiàn)同步調(diào)用，直接在當(dāng)前線程上調(diào)用該任務(wù)。

public static void Main(){TaskMethod.DoTask("Just Main thread");Task t1 = new Task(TaskMethod.DoTask, "using Run Sync");t1.RunSynchronously();//輸出結(jié)果//Just Main thread//Task id: no task, Thread id: 9////using Run Sync//Task id:1, Thread id :9}

5.4.3 任務(wù)取消

當(dāng)我們啟動(dòng)了一個(gè)task,出現(xiàn)異常或者用戶點(diǎn)擊取消等等，我們可以取消這個(gè)任務(wù)。

我們通過(guò)cancellation的tokens來(lái)取消一個(gè)Task。
在很多Task的Body里面包含循環(huán)，我們可以在輪詢的時(shí)候判斷IsCancellationRequested屬性是否為True
如果是True的話就return或者拋出異常，拋出異常后面再說(shuō)，因?yàn)檫€沒(méi)有說(shuō)異常處理的東西。

下面在代碼中看下如何實(shí)現(xiàn)任務(wù)的取消，代碼如下：

　　　　var tokenSource = new CancellationTokenSource();var token = tokenSource.Token;var task = Task.Factory.StartNew(() =>{for (var i = 0; i < 1000; i++){System.Threading.Thread.Sleep(1000);if (token.IsCancellationRequested){Console.WriteLine("Abort mission success!");return;}}}, token);token.Register(() =>{Console.WriteLine("Canceled");});Console.WriteLine("Press enter to cancel task...");Console.ReadKey();tokenSource.Cancel();123456789101112131415161718192021

這里開啟了一個(gè)Task,并給token注冊(cè)了一個(gè)方法，輸出一條信息，然后執(zhí)行ReadKey開始等待用戶輸入，用戶點(diǎn)擊回車后，執(zhí)行tokenSource.Cancel方法，取消任務(wù)。

注意：
因?yàn)槿蝿?wù)通常運(yùn)行以異步方式在線程池線程上，創(chuàng)建并啟動(dòng)任務(wù)的線程將繼續(xù)執(zhí)行，一旦該任務(wù)已實(shí)例化。
在某些情況下，當(dāng)調(diào)用線程的主應(yīng)用程序線程，該應(yīng)用程序可能會(huì)終止之前任何任務(wù)實(shí)際開始執(zhí)行。
其他情況下，應(yīng)用程序的邏輯可能需要調(diào)用線程繼續(xù)執(zhí)行，僅當(dāng)一個(gè)或多個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢。
您可以同步調(diào)用線程的執(zhí)行，以及異步任務(wù)它啟動(dòng)通過(guò)調(diào)用 Wait 方法來(lái)等待要完成的一個(gè)或多個(gè)任務(wù)。
若要等待完成一項(xiàng)任務(wù)，可以調(diào)用其 Task.Wait 方法。
調(diào)用 Wait 方法將一直阻塞調(diào)用線程直到單一類實(shí)例都已完成執(zhí)行。

5.4.4 接收任務(wù)的返回值

對(duì)于任務(wù)有返回值的情況，可使用Task泛型類，TResult定義了返回值的類型，以下代碼演示了調(diào)用返回int值的任務(wù)的方法。

public static void Main(){var t5 = new Task<int>(TaskWithResult, Tuple.Create<int, int>(1, 2));t5.Start();t5.Wait();Console.WriteLine("adder results: {0}", t5.Result);Console.ReadKey(); }public static int TaskWithResult(object o){Tuple<int, int> adder = (Tuple<int, int>)o;return adder.Item1 + adder.Item2;}

5.5 任務(wù)的層次結(jié)構(gòu)

如果在一個(gè)Task內(nèi)部創(chuàng)建了另一個(gè)任務(wù)，這兩者間就存在父/子的層次結(jié)構(gòu)，當(dāng)父任務(wù)被取消時(shí)，子任務(wù)也會(huì)被取消。

如果不希望使用該層次結(jié)構(gòu)，可在創(chuàng)建子任務(wù)時(shí)選擇TaskCreationOptions.DetachedFromParent。

6. BackgroundWorker控件

6.1 概述

C#提供了BackgroundWorker控件幫助用戶更簡(jiǎn)單、安全地實(shí)現(xiàn)多線程運(yùn)算。

該控件提供了DoWork, ProgressChanged 和 RunWorkerCompleted事件
為DoWork添加事件處理函數(shù)，再調(diào)用RunWorkerAsync()方法，即可創(chuàng)建一個(gè)新的線程執(zhí)行DoWork任務(wù)

ProgressChanged和RunWorkerCompleted事件均在UI線程中執(zhí)行，添加相應(yīng)的處理函數(shù)，即可完成任務(wù)線程與UI線程間的交互，可用于顯示任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)（完成百分比）、執(zhí)行結(jié)果等。

同時(shí)，該控件還提供了CancleAsync()方法，以中斷線程的執(zhí)行
需注意的是，調(diào)用該方法后，只是將控件的CancellationPending屬性置True，用戶需在程序執(zhí)行過(guò)程中查詢?cè)搶傩砸耘卸ㄊ欠駪?yīng)中斷線程。

具體用法可參考MSDN：BackgroundWorker用法范例
可以看的出來(lái)，BackgroundWorker組件提供了一種執(zhí)行異步操作（后臺(tái)線程）的同時(shí)，并且還能妥妥的顯示操作進(jìn)度的解決方案。

6.2 屬性表

6.2.1 WorkerReportsProgress

bool類型，指示BackgroundWorker是否可以報(bào)告進(jìn)度更新。

• True時(shí)，可以成功調(diào)用ReportProgress方法
• 否則將引發(fā)InvalidOperationException異常

用法：

private BackgroundWorker bgWorker = new BackgroundWorker(); bgWorker.WorkerReportsProgress = true;

6.2.2 WorkerSupportsCancellation

bool類型，指示BackgroundWorker是否支持異步取消操作

• True時(shí)，將可以成功調(diào)用CancelAsync方法

• 否則將引發(fā)InvalidOperationException異
  用法：

bgWorker.WorkerSupportsCancellation = true;

6.2.3 CancellationPending

bool類型，指示應(yīng)用程序是否已請(qǐng)求取消后臺(tái)操作。
此屬性通常放在用戶執(zhí)行的異步操作內(nèi)部，用來(lái)判斷用戶是否取消執(zhí)行異步操作。
當(dāng)執(zhí)行BackgroundWorker.CancelAsync()方法時(shí)，該屬性值將變?yōu)門rue。
用法：

//在DoWork中鍵入如下代碼for (int i = 0; i <= 100; i++){if (bgWorker.CancellationPending){e.Cancel = true;return;}else{bgWorker.ReportProgress(i,"Working");System.Threading.Thread.Sleep(10);}}

6.2.4 IsBusy

bool類型，指示BackgroundWorker是否正在執(zhí)行一個(gè)異步操作。
此屬性通常放在BackgroundWorker.RunWorkerAsync()方法之前，避免多次調(diào)用RunWorkerAsync()方法引發(fā)異常。
當(dāng)執(zhí)行BackgroundWorker.RunWorkerAsync()方法是，該屬性值將變?yōu)門rue。

//防止重復(fù)執(zhí)行異步操作引發(fā)錯(cuò)誤if (bgWorker.IsBusy)return;bgWorker.RunWorkerAsync();

6.3 方法表

6.3.1 RunWorkerAsync()

開始執(zhí)行一個(gè)后臺(tái)操作。

調(diào)用該方法后，將觸發(fā)BackgroundWorker.DoWork事件，并以異步的方式執(zhí)行DoWork事件中的代碼。
該方法還有一個(gè)帶參數(shù)的重載方法：RunWorkerAsync(Object)。
該方法允許傳遞一個(gè)Object類型的參數(shù)到后臺(tái)操作中，并且可以通過(guò)DoWork事件的DoWorkEventArgs.Argument屬性將該參數(shù)提取出來(lái)。

注：當(dāng)BackgroundWorker的IsBusy屬性為True時(shí)，調(diào)用該方法將引發(fā)InvalidOperationException異常。

//在啟動(dòng)異步操作的地方鍵入代碼 bgWorker.RunWorkerAsync("hello");

6.3.2 ReportProgress(Int percentProgress)

報(bào)告操作進(jìn)度。

調(diào)用該方法后，將觸發(fā)BackgroundWorker. ProgressChanged事件。
另外，該方法包含了一個(gè)int類型的參數(shù)percentProgress，用來(lái)表示當(dāng)前異步操作所執(zhí)行的進(jìn)度百分比。

該方法還有一個(gè)重載方法：ReportProgress(Int percentProgress,?Object userState)。
允許傳遞一個(gè)Object類型的狀態(tài)對(duì)象到 ProgressChanged事件中
并且可以通過(guò)ProgressChanged事件的ProgressChangedEventArgs.UserState屬性取得參數(shù)值。

注：調(diào)用該方法之前需確保WorkerReportsProgress屬性值為True，否則將引發(fā)InvalidOperationException異常。

用法：

for (int i = 0; i <= 100; i++) {c//向ProgressChanged報(bào)告進(jìn)度bgWorker.ReportProgress(i,"Working");System.Threading.Thread.Sleep(10); }

6.3.3 CancelAsync()

請(qǐng)求取消當(dāng)前正在執(zhí)行的異步操作。

調(diào)用該方法將使BackgroundWorker.CancellationPending屬性設(shè)置為True。
但需要注意的是，并非每次調(diào)用CancelAsync()都能確保異步操作，CancelAsync()通常不適用于取消一個(gè)緊密執(zhí)行的操作，更適用于在循環(huán)體中執(zhí)行。
用法：

//在需要執(zhí)行取消操作的地方鍵入以下代碼 bgWorker.CancelAsync();

6.4 事件表

6.4.1 DoWork

用于承載異步操作。當(dāng)調(diào)用BackgroundWorker.RunWorkerAsync()時(shí)觸發(fā)。

需要注意的是：
由于DoWork事件內(nèi)部的代碼運(yùn)行在非UI線程之上，所以在DoWork事件內(nèi)部應(yīng)避免于用戶界面交互，
而于用戶界面交互的操作應(yīng)放置在ProgressChanged和RunWorkerCompleted事件中。

6.4.2 ProgressChanged

當(dāng)調(diào)用BackgroundWorker.ReportProgress(int percentProgress)方式時(shí)觸發(fā)該事件。
該事件的ProgressChangedEventArgs.ProgressPercentage屬性可以接收來(lái)自ReportProgress方法傳遞的percentProgress參數(shù)值,ProgressChangedEventArgs.UserState屬性可以接收來(lái)自ReportProgress方法傳遞的userState參數(shù)。

6.4.3 RunWorkerCompleted

異步操作完成或取消時(shí)執(zhí)行的操作，當(dāng)調(diào)用DoWork事件執(zhí)行完成時(shí)觸發(fā)。

該事件的RunWorkerCompletedEventArgs參數(shù)包含三個(gè)常用的屬性Error,Cancelled,Result。其中，Error表示在執(zhí)行異步操作期間發(fā)生的錯(cuò)誤；Cancelled用于判斷用戶是否取消了異步操作；Result屬性接收來(lái)自DoWork事件的DoWorkEventArgs參數(shù)的Result屬性值，可用于傳遞異步操作的執(zhí)行結(jié)果。

6.3 案例

using System; using System.ComponentModel; using System.Threading; using System.Windows.Forms;namespace bcworker {public partial class Form1 : Form{//后臺(tái)工作private BackgroundWorker bw = new BackgroundWorker();public Form1(){InitializeComponent();//后臺(tái)工作初始化bw.WorkerReportsProgress = true;//報(bào)告進(jìn)度bw.WorkerSupportsCancellation = true;//支持取消bw.DoWork += new DoWorkEventHandler(bgWorker_DoWork);//開始工作bw.ProgressChanged += new ProgressChangedEventHandler(bgWorker_ProgessChanged);//進(jìn)度改變事件bw.RunWorkerCompleted += new RunWorkerCompletedEventHandler(bgWorker_WorkerCompleted);//進(jìn)度完成事件}private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e){//后臺(tái)工作運(yùn)行中，避免重入if (bw.IsBusy) return;bw.RunWorkerAsync("參數(shù)");//觸發(fā)DoWork事件并異步執(zhí)行，IsBusy置為True}//后臺(tái)工作將異步執(zhí)行public void bgWorker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e){//(string)e.Argument == "參數(shù)";for (int i = 0; i <= 100; i++){if (bw.CancellationPending){//用戶取消了工作e.Cancel = true;return;}else{bw.ReportProgress(i, "Working");//報(bào)告進(jìn)度，觸發(fā)ProgressChanged事件Thread.Sleep(10);//模擬工作}}}//進(jìn)度改變事件public void bgWorker_ProgessChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e){//(string)e.UserState=="Working"progressBar1.Value = e.ProgressPercentage;//取得進(jìn)度更新控件，不用Invoke了}//后臺(tái)工作執(zhí)行完畢,IsBusy置為Falsepublic void bgWorker_WorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e){//e.Error == null 是否發(fā)生錯(cuò)誤//e.Cancelled 完成是由于取消還是正常完成}private void btnCancel_Click(object sender, EventArgs e){if (bw.IsBusy) bw.CancelAsync();//設(shè)置CancellationPending屬性為True}} }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的一文带你搞懂C#多线程的5种写法的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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