区别异步和多线程、线程同步机制、理解Task的实现

异步执行：

1、通过单线程实现并发操作。任务在等待I/O(网络、文件)时，不会阻塞其他任务的执行

2、更节省系统资源，不需要常见多个线程

3、适合I/O密集型任务，如网络请求，数据库查询等

4、示例

using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static async Task Task1Async()
    {
        Console.WriteLine("任务1开始");
        await Task.Delay(3000); // 模拟异步耗时操作
        Console.WriteLine("任务1完成");
    }

    static async Task Task2Async()
    {
        Console.WriteLine("任务2开始");
        await Task.Delay(3000); // 模拟异步耗时操作
        Console.WriteLine("任务2完成");
    }

    static async Task Main(string[] args)
    {
        // 并发执行任务1和任务2
        Task task1 = Task1Async();
        Task task2 = Task2Async();
        
        await Task.WhenAll(task1, task2); // 等待所有异步任务完成
        Console.WriteLine("所有任务完成");
    }
}

输出

任务1开始
任务2开始
任务1完成
任务2完成
所有任务完成

解释

·两个任务几乎同时开始，并且各自等待完成。总耗时大约为 3 秒，因为它们是并发执行的

多线程：

1、通过创建多个线程并行执行任务，每个任务都可以独立运行并充分利用多个 CPU 核心。

2、在某些场景下（如大量计算），多线程执行可以真正地实现任务并行处理。

3、适合CPU 密集型任务，例如复杂的计算和数据处理等。

4、示例

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Task1()
    {
        Console.WriteLine("任务1开始");
        Thread.Sleep(3000); // 模拟耗时操作
        Console.WriteLine("任务1完成");
    }

    static void Task2()
    {
        Console.WriteLine("任务2开始");
        Thread.Sleep(3000); // 模拟耗时操作
        Console.WriteLine("任务2完成");
    }

    static void Main()
    {
        Thread thread1 = new Thread(Task1);
        Thread thread2 = new Thread(Task2);

        // 启动线程
        thread1.Start();
        thread2.Start();

        // 等待线程结束
        thread1.Join();
        thread2.Join();

        Console.WriteLine("所有任务完成");
    }
}

输出

任务1开始
任务2开始
任务1完成
任务2完成
所有任务完成

解释：任务1和任务2在各自的线程上并行运行。总耗时大约为 3 秒。

练习：

区分Task.Delay(3000).Wait()、await Task.Delay(3000) 和 Thread.Sleep(3000)

1、Thread.Sleep(3000)   同步阻塞，程序执行被阻塞，等待3秒后继续，程序“卡住”

2、Task.Delay(3000)         异步阻塞，程序执行继续，完全没影响

3、await Task.Delay(3000)  异步阻塞，程序执行被暂停，等待3秒后继续，但是程序不是“卡住”，当程序遇到await时，当前线程可以去执行其他任务，线程释放控制权，而不是被“卡住”在某个等待操作上。待异步操作完成时，程序会从线程池中选择一个空闲线程来继续执行。

        表现：暂停期间，线程空闲出来可以处理其他任务，等异步任务完成后，程序会继续执行挂起的部分（回调）

4、Task.Delay(3000).Wait()   调用wait办法，将异步阻塞变为同步阻塞！

区别概念：阻塞和释放控制权

线程同步：

概念：多线程环境下，通过协调线程对共享资源的访问，保证数据一致性和避免数据竞争的过程

目的：防止并发操作

实现：线程之间采用互斥或者信号量等方式进行同步

        互斥锁：互斥锁是一种用来防止多个线程同时访问同一个资源的同步机制。当一个线程持有互斥锁时，其他线程必须等待，直到该线程释放互斥锁，才能访问该资源。

        信号量：信号量用于控制对有限资源的访问。与互斥锁不同，信号量允许多个线程在同一时刻访问资源，但其数量是受限的。常见的应用场景是有一个资源池，多个线程可以访问其中的资源，但同时访问的线程数有限。

Task：

Task是一个调度单位，代表的是一个异步操作，而非线程。即Task可以在已存在的线程池（CLR预先创建）中执行，而不需要创建新线程。

并发和并行：

并发：在单核CPU上，多线程虽然在“同时”执行，但实际上他们是通过高速切换CPU的控制权（时间片轮转）来实现的，线程之间是轮流占用CPU。

并行：在多核CPU上，多个线程可以真正同时运行，每个线程都有不同的CPU核心。单线程数量超过核心数量时，仍然需要做并发操作（时间片轮转）来调度CPU