谈谈C#多线程开发：并行、并发与异步编程

概述

现代程序开发过程中不可避免会使用到多线程相关的技术，之所以要使用多线程，主要原因或目的大致有以下几个：

1、 业务特性决定程序就是多任务的，比如，一边采集数据、一边分析数据、同时还要实时显示数据；

2、 在执行一个较长时间的任务时，不能阻塞UI界面响应，必须通过后台线程处理；

3、 在执行批量计算密集型任务时，采用多线程技术可以提高运行效率。

传统使用的多线程技术有：

1. Thread & ThreadPool
2. Timer
3. BackgroundWorker

目前，这些技术都不再推荐使用了，目前推荐采用基于任务的异步编程模型，包括并行编程和Task的使用。

 

一、使用Task：

大部分情况下，多线程的应用场景是在后台执行一个较长时间的任务时，不能阻塞界面响应，同时，任务还是可以取消的。

下面我们实现一个简单的示例功能：用户点击Start按钮时启动一个任务，任务执行过程中通过进度条显示任务进度，点击Stop按钮结束任务。

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 这个代码写的中规中矩，没什么特别的地方，仅仅是用Tsak取代了早期经常采用的Thread、ThreadPool等，虽然Task内部也是对ThreadPool的封装，但仍然建议尽量采用TASK来实现多任务。

 注意：虽然可以通过代码强行结束一个任务，但强烈建议不要这样做，应该给它一个通知让其自己结束。

 

二、并行编程：

目标：通过一个计算素数的方法，循环计算并打印出10000以内的素数。

计算一个数是否素数的方法：

 View Code

如果不采用并行编程，常规实现方法：

            for (int i = 1; i <= 10000; i++)
            {
                bool b = IsPrimeNumber(i);             
                Console.WriteLine($"{i}:{b}");
            }

采用并行编程方法：

           Parallel.For(1, 10000, x=> 
           {
                bool b = IsPrimeNumber(x);              
                Console.WriteLine($"{i}:{b}");
            });

运行程序发现时间差异并不大，主要原因是瓶颈在打印控制台上面，去掉打印代码，只保留计算代码，就可以看出性能差异。

Parallel实际是通过线程池进行任务的分配，线程池的最小线程数和最大线程数将影响到整个程序的性能，需要合理设置。（最小线程默认为8。）

            ThreadPool.SetMinThreads(10, 10);
            ThreadPool.SetMaxThreads(20, 20);

 按照上述设置，假设线程任务耗时比较长不能很快结束。在启动前面10个线程时速度很快，第10~20个线程就比较慢一点，大约0.5秒，到达20个线程以后，如果前期任务没有结束就不能继续分配任务了。

和Task类似，Parallel类仍然是对ThreadPool的封装，但Parallel有一个优势，它能知道所有任务是否完成，如果采用线程池来实现批量任务，我们需要自己通过计数的方式确定所有子任务是否全部完成。

 Parallel类还有一个ForEach方法，使用和For类似，就不重复描述了。

三、 线程（或任务）同步

有时我们需要通知一个任务结束，或一个任务等待某个条件进入下一个状态，这就需要用到任务同步的技术。

一个比较简单的方法就是定义一个变量来表示状态。

      private volatile bool CancelWork = false;

后台任务可以轮询该变量进行判断：