C# 中的多线程实现方式

前言：

线程被定义为程序的执行路径。每个线程都定义了一个独特的控制流。如果您的应用程序涉及到复杂的和耗时的操作，那么设置不同的线程执行路径往往是有益的，每个线程执行特定的工作。

下面的 DoSomething 和 Callback 方法将贯穿全文。

    private string DoSomething(string name, int millisecondsTimeout){Console.WriteLine($"线程{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId:00}执行");Thread.Sleep(millisecondsTimeout);return name;}private void Callback() { Console.WriteLine("执行回调。"); }

一、使用委托开启多线程

直接使用委托进行异步，.NET Core 已经不支持该方法，使用时将直接抛出错误。

    Func<string, int, string> action = DoSomething;var asyncResult = action.BeginInvoke("JOY", 0, null, null);string result = action.EndInvoke(asyncResult);

二、使用Thread开启多线程

通过扩展 Thread 类创建的线程

    var thread = new Thread(() => DoSomething("JOY",0));thread.Start();

使用 Thread 实现回调

    private void ThreadWithCallBack(ThreadStart threadStart, Action actionCallBack){var method = new ThreadStart(() =>{threadStart.Invoke();actionCallBack.Invoke();});new Thread(method).Start();}// 调用时ThreadWithCallBack(() => DoSomething("JOY", 1000), () => Callback());

实现类型 async/await 的功能，异步，非阻塞，并获取计算结果

    private Func<T> ThreadWithReturn<T>(Func<T> func){T result = default;var method = new ThreadStart(() =>{result = func.Invoke();});var thread = new Thread(method);thread.Start();return new Func<T>(() =>{thread.Join();return result;});}// 调用时var func = ThreadWithReturn(() => DoSomething("JOY", 1000));var result = func.Invoke();

三、使用ThreadPool开启多线程

将方法假如线程池队列以便执行

 ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => DoSomething("JOY", 20));

设置线程池数量
设置线程池数量是全局的
委托异步调用 Task Parrallel async/await 全部都是线程池的线程
直接使用 Thread 不受这个数量限制，（但是会占用线程池数量）

    ThreadPool.SetMaxThreads(6, 6);ThreadPool.SetMinThreads(2, 2);ThreadPool.GetMaxThreads(out int workerThreads, out int completionPortThreads);Console.WriteLine($"当前电脑最大workerThreads={workerThreads}，最大completionPortThreads={completionPortThreads}。");ThreadPool.GetMinThreads(out workerThreads, out completionPortThreads);Console.WriteLine($"当前电脑最小workerThreads={workerThreads}，最小completionPortThreads={completionPortThreads}。");

使用 ManualResetEvent 等待线程池任务完成

 // 初始设置为 false 指示任务是否终止var mre = new ManualResetEvent(false);ThreadPool.QueueUserWorkItem(o =>{DoSomething("JOY", 20);mre.Set(); // 设置为任务已终止});mre.WaitOne();

四、使用Task开启多线程

使用Task开启子线程执行任务

    var task_1 = new Task(() => DoSomething("JOY", 2000));task_1.Start();var task_2 = Task.Run(() => DoSomething("JOY", 2000));var taskFactory = Task.Factory;Task task_3 = taskFactory.StartNew(() => DoSomething("JOY", 2000));

使用 Delay 方法延迟 Task

 Thread.Sleep(2000);// 与 Sleep(2000) 不同的时，Delay(2000) 不会阻塞当前线程，// 可以理解为在子线程内部加了一个 Sleep(2000).var task = Task.Delay(2000).ContinueWith(t => DoSomething("JOY", 20));

使用 ContinueWith 执行回调

 Task.Run(() => DoSomething("JOY", 2000)).ContinueWith(task => Callback());

获取 Task 的返回值，会阻塞

    var task = Task.Run<string>(() => DoSomething("JOY", 1000));string result = task.Result; // 获取返回值，会阻塞

使用 lock 实现线程安全

 // 在数据需要大量的情况下，可以使用数据分拆，安全又高效var formLock = new object();var numAsync = 0;for (int i = 0; i < 10000; i++){Task.Run(() =>{// 任意时刻只有一个线程能进入方法块lock (formLock) { numAsync++; }});}

使用Task等待所有任务完成，会阻塞

    var taskFactory = Task.Factory;var taskList = new List<Task>();taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => DoSomething("JOY_1", 2000)));taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => DoSomething("JOY_2", 2000)));taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => DoSomething("JOY_3", 2000)));// 阻塞，等待所有任务都完成Task.WaitAll(taskList.ToArray());

等待任务完成后的回调

    var taskFactory = Task.Factory;var taskList = new List<Task>();taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => DoSomething("JOY_1", 2000)));taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => DoSomething("JOY_2", 2000)));taskList.Add(taskFactory.StartNew(() => DoSomething("JOY_3", 2000)));// 只要有一个任务完成就进行的回调, 这里的 task 就是第一个完成的 TasktaskFactory.ContinueWhenAny(taskList.ToArray(), task => Callback());// 等待所有任务都完成后进的回调，这里的 tasks 就是任务集taskFactory.ContinueWhenAll(taskList.ToArray(), (tasks) => Callback());

控制 Task 的并发数量

 // 不建议用 ThreadPool.SetMaxThreads 和 ThreadPool.SetMinThreads 直接控制ThreadPool.SetMaxThreads(6, 6);ThreadPool.SetMinThreads(2, 2);// 建议使用Task状态控制var tasks = new List<Task>();for (int i = 0; i < 1000; i++){var j = i;if (tasks.Count(task => task.Status != TaskStatus.RanToCompletion) >= 5){Task.WaitAny(tasks.ToArray());tasks = tasks.Where(task => task.Status != TaskStatus.RanToCompletion).ToList();}tasks.Add(Task.Run(() => DoSomething($"JOY_{j + 1}.", 2000)));}

使用 Task.WaitAll 方法可以捕获多线程异常

    try{var tasks = new List<Task>();for (int i = 0; i < 9; i++){var name = $"JOY_{i}";tasks.Add(Task.Run(() =>{if (name.Equals("JOY_0"))throw new Exception("JOY_0异常");else if (name.Equals("JOY_1"))throw new Exception("JOY_1异常");Console.WriteLine($"name: {name}, 成功。");}));}Task.WaitAll(tasks.ToArray());}catch (AggregateException aex){Console.WriteLine($"异常数量：{aex.InnerExceptions.Count}");}catch (Exception ex){}

使用 CancellationToken 取消其他Task或者自生

    var cts = new CancellationTokenSource();for (int i = 0; i < 20; i++){var name = $"JOY_{i}";Task.Run(() =>{Console.WriteLine($"任务 {name} 开始。");try{if (name.Equals("JOY_6"))throw new Exception("JOY_6异常");if (cts.IsCancellationRequested)DoSomething(name, 2000);elseConsole.WriteLine($"任务 {name} 取消。");}catch (Exception){cts.Cancel();}// 将CancellationToken作为Task.Run的第二个参数，// 使得如果线程还没有启动，被取消就不执行任务}, cts.Token);}

五、使用Parallel开启多线程

Parallel 并发执行多个Action，主线程也会参与计算，会阻塞界面
等于 TaskWaitAll + 主线程计算

    Parallel.Invoke(() => DoSomething("JOY_1", 2000),() => DoSomething("JOY_2", 2000),() => DoSomething("JOY_3", 2000));

Parallel 的 For 循环
同样主线程也会参与计算，会阻塞界面

 Parallel.For(0, 5, i => DoSomething($"JOY_{i}", 2000));

Parallel 的 ForEach 循环
同样主线程也会参与计算，会阻塞界面

 Parallel.ForEach(new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 }, i => DoSomething($"JOY_{i}", 2000));

Parallel 控制并发数量

    Parallel.Invoke(options,() => DoSomething("JOY_1", 2000),() => DoSomething("JOY_2", 2000),() => DoSomething("JOY_3", 2000),() => DoSomething("JOY_4", 2000),() => DoSomething("JOY_5", 2000),() => DoSomething("JOY_6", 2000));Parallel.For(0, 9, options, i => DoSomething($"JOY_{i}", 1000));Parallel.ForEach(new int[] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 },options,i => DoSomething($"JOY_{i}", 2000));