聊聊多線程哪一些事兒（task）之 一

　　多線程，一個多麼熟悉的辭彙，作為一名程式員，我相信無論是從事什麼開發語言，都能夠輕輕鬆松說出幾種實現多線程的方式，並且在實際工作種也一定用到過多線程，比如：定時器、非同步作業等等，如果你說你沒有用過多線程，我懷疑你是不是一名程式員，哈哈。

    哈哈，言歸正傳，今天我們要說說c#中的多線線程哪一些事，當然c#在實現多線程上有多種方式，比如：Threads、Action、ThreadPool、Task、Parallel等，當然每一種方式都用其優點和缺點，也有其應用場景，在此不一一說明，今天我們主要以task為例，來一起聊聊task的使用，也就當著一次自我總結提煉罷了。

為什麼要用多線程

    其實我們在實際使用過程中，使用多線程的目的其實即使為了實現非同步+並行，非同步：是相對同步的，同步就是一個流程安裝一個流程執行完畢，非同步就是在不影響主流程的執行同時，可以執行其他流程，這也就是達到了幾個邏輯並行執行的效果。當然了，不是說非同步就完全是獨立執行，相互間就沒有關聯關係，其實在非同步的同時，也可以在特定節點等待阻塞等待非同步結果啦。說了半天廢話，不要走開，主題才剛剛開始，下麵以實際例子來演繹task的實際使用吧！

如何創建和運行一個task

    微軟就是那麼6逼，在創建和執行一個task時，都給大家提供了多種方式來實現，大家可以根據其具體的使用場景和習慣來選擇最適合的方式，下麵通過代碼來簡單說明如下的三種實現方式：

 /// <summary>
 /// 簡單的task創建方式演示
 /// </summary>
 private static void TaskCreatFun()
 {
     // 其一、通過傳統的 new 方式來實例化一個task對象，這種方式需要手動通過start來啟動
     Task newTask = new Task(() =>
     {
         Thread.Sleep(1000);
         Console.WriteLine($"Hello Engineer, 我是 new 的一個task,線程ID：Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
     });

     // 啟動 tsak
     newTask.Start();

     // 其二、通過工廠 factory 來生成一個task對象，並自啟動
     Task factoryTask = Task.Factory.StartNew(() =>
     {
         Thread.Sleep(1000);
         Console.WriteLine($"Hello Engineer, 我是 factory 生產 的一個task,線程ID：Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
     });

     // 其三、通過 Task.Run(Action action) 來創建一個自啟動task
     Task runTask = Task.Run(() =>
     {
         Thread.Sleep(1000);
         Console.WriteLine($"Hello Engineer, 我是 Task.Run 創建一個自啟動task,線程ID：Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
     });
     runTask.RunSynchronously();

     Console.WriteLine($"Hello Engineer, 我是主線程啦！線程ID{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
 }

代碼的執行結果：很容易看出，task執行阻塞主線程，並且幾個task並行執行。

如何創建一個帶有返回值的task

    在上面的代碼實例種，我們以不同的方式創建並運行了一個多線程，但是這幾個task都是沒有返回值的，這樣的task適用於：獨立執行的一個子業務，完全不關心其執行結果。但是我們在實際使中，往往會需要關係其執行結果的。

    以一個實際的業務場景來說明：比如，我們在一個酒店預訂系統中，需要實時到不同的第三介面實時查詢某一個酒店的某一客房在最新狀態，比如有3個介面渠道：攜程、藝龍、去哪兒，該如何實現呢？

    首先，如果我們採用串列的方式一個一個的去取數據，那樣估計你的系統慢到不會有人用的，所以我們第一個想到的是，採用task來並行獲取，並返回獲取到的結果值，下麵簡單模擬一下代碼實現：

/// <summary>
 /// 獲取最新的客房信息
 /// </summary>
 /// <returns>客房信息集合</returns>
 private static List<string> GetHotelRoomInfro()
 {
     // 模擬存儲獲取到的酒店客房數據集合
     List<string> listHotelRoomInfro = new List<string>();

     Console.WriteLine("下麵通過3個task，並行的到不同介面方獲取實時的客房信息：");
     Console.WriteLine("");

     // 在此我也分別對3種不同渠道，採用3種不同的方式來實現

     // 其一、通過傳統的 new 方式來實例化一個task對象，獲取 攜程 的客房數據
     Task<string> newCtripTask = new Task<string>(() =>
     {
        // 具體獲取業務邏輯處理...
         Thread.Sleep(new Random().Next(100, 1000));
         Console.WriteLine("攜程 內部處理完畢！");
         return "我是來自 攜程 的最新客房信息";
     });

     // 啟動 tsak
     newCtripTask.Start();

     // 其二、通過工廠 factory 來生成一個task對象，並自啟動：獲取 藝龍 的客房數據
     Task<string> factoryElongTask = Task<string>.Factory.StartNew(() =>
     {
         // 具體獲取業務邏輯處理...
         Thread.Sleep(new Random().Next(100, 1000));
         Console.WriteLine("藝龍 內部處理完畢！");
         return "我是來自 藝龍 的最新客房信息";
     });

     // 其三、通過 Task.Run(Action action) 來創建一個自啟動task：獲取 去哪兒網 的客房數據
     Task<string> runQunarTask = Task<string>.Run(() =>
     {
         // 具體獲取業務邏輯處理...
         Thread.Sleep(new Random().Next(100, 1000));
         Console.WriteLine("去哪兒網 內部處理完畢！");
         return "我是來自 去哪兒網 的最新客房信息";
     });

     // 分別列印不同渠道的客房數據
     Console.WriteLine(newCtripTask.Result);
     Console.WriteLine(factoryElongTask.Result);
     Console.WriteLine(runQunarTask.Result);

     Console.WriteLine("");
     Console.WriteLine("所有介面方的最新客房數據獲取完畢！");
     return listHotelRoomInfro;
 }

執行結果：

其實通過上面的執行結果，我們不難看出以下幾點

1、task雖然是非同步線程，但是可以有返回值的

2、task的返回值獲取方式為：task.Result

3、在通過task.Result獲取返回值時，會阻塞主線程，其實也不難理解，你要等待處理結果，肯定會阻塞等待啦！

task可以同步執行嗎？

    通過上面的實際代碼測試，我們知道task都是非同步執行，那麼有人會問，task可以實現同步執行嗎？不急，強大的微軟也想到了這個問題，於是乎，提供了 task.RunSynchronously() 來同步執行，但是這種方式執行，只有通過new 實例化的task才有效，原因也很簡單，其他兩種方式創建task都已經自啟動執行了，不可能在來一個同步啟動執行吧，嘿嘿。下麵我們用代碼來演示：

/// <summary>
 /// 通過RunSynchronously 實現task的同步執行
 /// </summary>
 private static void TaskRunSynchronously()
 {
     Console.WriteLine("主線程開始執行！");

     Task<string> task = new Task<string>(() =>
     {
         Thread.Sleep(100);
         Console.WriteLine("Task執行結束!");
         return "";
     });

     /// task.Start();
     /// task.Wait();

     // 獲取執行結果，會阻塞主流程
     // string result = task.Result;

     //同步執行，task會阻塞主線程
     task.RunSynchronously();

     Console.WriteLine("執行主線程結束！");
     Console.ReadKey();
 }

執行結果：很明顯主線程阻塞等待task同步執行。

    task同步執行，出了上面的實現方式，其實我們也可以通過task.wait()來變相的實現同步執行效果，當然也可以用task.Result來變現的實現，原理很簡單，因為wait()和Result都是要阻塞主流程，直到task執行完畢，是不是有異曲同工之妙呢！以代碼為例：

    通過task.wait()實現，只需要對上面的代碼做一個簡單的調整，如下：其最終的效果一樣：

/// <summary>
 /// 通過RunSynchronously 實現task的同步執行
 /// </summary>
 private static void TaskRunSynchronously()
 {
     Console.WriteLine("主線程開始執行！");

     Task<string> task = new Task<string>(() =>
     {
         Thread.Sleep(100);
         Console.WriteLine("Task執行結束!");
         return "";
     });

      task.Start();
      task.Wait();

     // 獲取執行結果，會阻塞主流程
     // string result = task.Result;

     // 同步執行，task會阻塞主線程
     // task.RunSynchronously();

     Console.WriteLine("執行主線程結束！");
     Console.ReadKey();
 }

執行結果：

    通過task.Result 實現，前提是task一定要有返回值，如下：其最終的效果一樣：

/// <summary>
 /// 通過RunSynchronously 實現task的同步執行
 /// </summary>
 private static void TaskRunSynchronously()
 {
     Console.WriteLine("主線程開始執行！");

     Task<string> task = new Task<string>(() =>
     {
         Thread.Sleep(100);
         Console.WriteLine("Task執行結束!");
         return "";
     });

      task.Start();
     /// task.Wait();

     // 獲取執行結果，會阻塞主流程
     string result = task.Result;

     // 同步執行，task會阻塞主線程
     // task.RunSynchronously();

     Console.WriteLine("執行主線程結束！");
     Console.ReadKey();
 }

    執行效果也和上面的兩種方式一樣。

    當然我還可以通過task.IsCompleted來變現實現，在此就不在細說，簡單一個代碼示意即可:while (!task.IsCompleted){}

    當然我上面說的幾種實現同步的方式，只是為了拓展一下思路，不一定都是最優方案。

Task的Wait、WaitAny、WaitAll方法介紹

    task的基本創建和用法，上面都做了簡單的介紹，但是在我們實際業務場景中，往往不是那麼簡單的單純實現。比如：還是剛剛上面的那個酒店信息獲取為例，現在新的需求是：3個渠道的介面實時數據，我們只需要獲取到其中的一個就立即返回會用戶，避免用戶等待太久，那麼這個時候task.WaitAny就派上用場了，WaitAny就是等待一組tsak集合中，只要有一個執行完畢就不在等待，與之對應的是WaitAll需要等待一組tsak集合中所有tsak都執行完畢，當然了Wait是針對一個task的，等待本身執行完成，上面的模擬同步執行已經說了，就不在啰嗦。

 /// <summary>
 /// 獲取最新的客房信息(只需要獲取到一個即可)
 /// </summary>
 /// <returns>客房信息集合</returns>
 private static List<string> GetOneHotelRoomInfro()
 {
     // 模擬存儲獲取到的酒店客房數據集合
     List<string> listHotelRoomInfro = new List<string>();

     Console.WriteLine("下麵通過3個task，並行的到不同介面方獲取實時的客房信息：");
     Console.WriteLine("");

     // 在此我也分別對3種不同渠道，採用3種不同的方式來實現

     // 其一、通過傳統的 new 方式來實例化一個task對象，獲取 攜程 的客房數據
     Task newCtripTask = new Task(() =>
     {
         // 具體獲取業務邏輯處理...
         Thread.Sleep(new Random().Next(100, 1000));
         listHotelRoomInfro.Add("我是來自 攜程 的最新客房信息");
     });

     // 啟動 tsak
     newCtripTask.Start();

     // 其二、通過工廠 factory 來生成一個task對象，並自啟動：獲取 藝龍 的客房數據
     Task factoryElongTask = Task.Factory.StartNew(() =>
     {
         // 具體獲取業務邏輯處理...
         Thread.Sleep(new Random().Next(100, 1000));
         listHotelRoomInfro.Add("我是來自 藝龍 的最新客房信息");
     });

     // 其三、通過 Task.Run(Action action) 來創建一個自啟動task：獲取 去哪兒網 的客房數據
     Task runQunarTask = Task.Run(() =>
     {
         // 具體獲取業務邏輯處理...
         Thread.Sleep(new Random().Next(100, 1000));
         listHotelRoomInfro.Add("我是來自 去哪兒網 的最新客房信息");
     });

     // 只需要等待一個有返回即可
     Task.WaitAny(new Task[] { newCtripTask, factoryElongTask, runQunarTask });

     // 等待所有介面數據返回
     // Task.WaitAll(new Task[] { newCtripTask, factoryElongTask, runQunarTask });

     Console.WriteLine("已經有介面數據返回！");
     foreach (var item in listHotelRoomInfro)
     {
         Console.WriteLine($"返回的介面數據為：{item}");
     }

     Console.WriteLine("主線程執行完畢！");
     Console.ReadKey();

     Console.WriteLine("");
     return listHotelRoomInfro;
 }

    上面是演示了WaitAny的執行結果，至於WaitAll就不在演示了，一看便知

    好了，今天時間差不多了，就介紹到兒了，明天我們在來研究:

    1、task的延續操作(WhenAny/WhenAll/ContinueWith)

    2、任務取消(CancellationTokenSource)

    3、實際案例分析

END
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