（十七）Async異步和多線程-語言進(jìn)階1

• 一、進(jìn)程-線程-多線程，同步和異步
• • • 1.概念
    • 2.同步和異步
    • 3.異步與多線程異同點(diǎn)
• 二、委托啟動異步調(diào)用
• • • 1.同步方法
    • 2.異步方法
• 三、多線程的特點(diǎn)
• 四、異步的回調(diào)和狀態(tài)參數(shù)
• • • 1.順序控制
    • 2.狀態(tài)參數(shù)
• 五、異步等待三種方式
• • • 1. Thread.sleep等待
    • 2.asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne()
    • 3.action.EndInvoke()
• 六、異步返回值

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1. 進(jìn)程：進(jìn)程是一個程序運(yùn)行時，占用全部計算資源的總和，指在系統(tǒng)中正在運(yùn)行的一個應(yīng)用程序；程序一旦運(yùn)行就是進(jìn)程；或者更專業(yè)化來說：進(jìn)程是指程序執(zhí)行時的一個實(shí)例，即它是程序已經(jīng)執(zhí)行到課中程度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的匯集。從內(nèi)核的觀點(diǎn)看，進(jìn)程的目的就是擔(dān)當(dāng)分配系統(tǒng)資源（CPU時間、內(nèi)存等）的基本單位。

2. 線程：線程是程序執(zhí)行流的最小單位，系統(tǒng)分配處理器時間資源的基本單元，或者說進(jìn)程之內(nèi)獨(dú)立執(zhí)行的一個單元執(zhí)行流。任何操作都是由線程完成的；線程是依托于進(jìn)程存在的，一個進(jìn)程可以包含多個線程；線程也可以有自己的計算資源；
   進(jìn)程——資源分配的最小單位，線程——程序執(zhí)行的最小單位。

3. 多線程：多個執(zhí)行流同時運(yùn)行。
   (1) CPU太快了，分時間片–上下文切換(加載環(huán)境–計算–保存環(huán)境)微觀角度，一個核同一時刻只能執(zhí)行一個線程;宏觀的來說是多線程并發(fā)
   (2) 名CPU多核可以獨(dú)立工作,例如我們常說的 “4核8線程”–其中核是物理的核 8線程是指虛擬核，并不是上述我們所說的線程。

4. Thread:是c#語言對線程對象的封裝

2.同步和異步

1. 同步：完成計算之后在進(jìn)入下一行
2. 異步：不會等待方法的完成，會直接進(jìn)入下一行，不會阻塞。
   例如我們舉一個貼切的例子，
   同步：
   “你和朋友去吃飯，但他有點(diǎn)忙，你就等他忙完一起吃，這就是同步方法”
   異步：
   “你和朋友去吃飯，但他有點(diǎn)忙，你就自己先去吃，他忙完自己再去吃，這就是異步方法”

3.異步與多線程異同點(diǎn)

1. 異步和多線程都可以達(dá)到避免調(diào)用線程阻塞的目的
2. 異步操作在完成await操作后，會發(fā)出完成通知，并釋放占用的線程，之后系統(tǒng)調(diào)用線程池中空余的線程來進(jìn)行await之后的操作，減少了線程負(fù)擔(dān)。
3. 而多線程編程會在整個任務(wù)中一直占用線程造成資源浪費(fèi)。比如DMA（直接存儲器訪問）操作，允許硬件可以不通過CPU而直接與內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，在這時閑置的線程無法被釋放，造成了資源浪費(fèi)。（使用異步可以避免）

二、委托啟動異步調(diào)用

下面我們可以通過一個示例看一下，分別執(zhí)行5次

1.同步方法

同步方法

2.異步方法

異步方法

當(dāng)我們調(diào)用同步方法時，程序是按照順序執(zhí)行，而下面的異步方法則是無序的，且執(zhí)行速度也比較快。

三、多線程的特點(diǎn)

由上我們也可以看出同步和異步多線程方法的特點(diǎn)

1. 同步方法卡界面，主(UI)線程忙于計算；
2. 同步線程慢，因?yàn)橹挥幸粋€線程在干活；
3. 異步多線程方法不卡界面，主線程計算完，計算任務(wù)就交給子線程在做；例如winform可以提升用戶體驗(yàn)；
4. 異步多線程方法快，因?yàn)槎鄠€線程并發(fā)運(yùn)算；
5. 異步多線程無序：啟動無序，執(zhí)行時間不確定，結(jié)束也無序。
6. 異步多線程并不是線性增長，而是資源換時間，但資源可能不夠，其次多線程也有管理成本；
7. 線程可以加快速度，但不是越多越好

下圖可以清楚看到資源換時間的情況；

四、異步的回調(diào)和狀態(tài)參數(shù) 1.順序控制

從上面的示例中我們使用了異步多線程方式解決了很多問題，但也發(fā)現(xiàn)了一個特殊情況，異步是無序的，這時候我們?nèi)绻胍刂祈樞蛞趺醋瞿亍＿@個時候我們就可以使用回調(diào)的方式。
首先我們想在計算完成后，在完成后續(xù)動作，當(dāng)我們在BeginInvoke中設(shè)置后續(xù)兩個參數(shù)為null，可以看到下圖的執(zhí)行結(jié)果，我們的計算明明還沒有完成，確提示我們已經(jīng)完成了，只是主線程完成了?？隙ú环衔覀兊慕Y(jié)果。


這時候我們把鼠標(biāo)放到BeginInvoke上可以發(fā)現(xiàn)框架已經(jīng)幫我們提供好了異步回調(diào)AsyncCallback

我們可以看到AysncCallback是一個參數(shù)為IAsyncResult類型的委托

接下來我們修改代碼把AsyncCallback傳進(jìn)來

這時我們再看執(zhí)行結(jié)果，就可以看到我們結(jié)果實(shí)在最后輸出的。

進(jìn)行到這里你會想知道這是為什么呢，這個步驟是怎么完成的，callback的參數(shù)ia是怎么回事？

當(dāng)我們繼續(xù)把鼠標(biāo)方法BeginInvake上，我們會發(fā)現(xiàn)它其實(shí)是一個IAsyncResult類型

你會發(fā)現(xiàn)這不是和上面AsyncCallback的參數(shù)ia是一樣的嗎，接下來我們做個驗(yàn)證

結(jié)果返回True

這時我們可以理解為，.net框架幫我們做了一個小封裝，在執(zhí)行BeginInvoke的時候會去申請一個線程，線程會先完成委托的調(diào)用，執(zhí)行完成后會產(chǎn)生一個IAsyncResult結(jié)果，最后把這個結(jié)果作為參數(shù)傳遞給AsyncCallback委托，這也就能解釋為什么BeginInvoke結(jié)果類型和AsyncCallback的參數(shù)類型是一致的。

2.狀態(tài)參數(shù)

接下來我們看BeginInvoke的第三個參數(shù)，這時我們隨便傳入一個“hao”字符串。那么在AsyncState時我們就可以得到，這是為了我們在回調(diào)的時候如果想傳遞某些信息時使用。

五、異步等待三種方式 1. Thread.sleep等待

這種情況我們可以使用asyncResult.IsCompleted來進(jìn)行判斷委托是否執(zhí)行完成。在執(zhí)行完成之后給用戶指定提示信息，如下為文件上傳操作的示例

但是這么寫是由弊端的就是會有延遲，也會卡主界面。優(yōu)點(diǎn)就是我們可以在等待的時候做一些其它操作，例如給用戶一些友好提示等。

2.asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne()

信號量，即時等待

Console.WriteLine("Do Something Else.....");
Console.WriteLine("Do Something Else.....");
Console.WriteLine("Do Something Else.....");
asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne();//等待任務(wù)的完成

也可以給asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne(1000)；設(shè)置等待時間做超時用，也叫做限時等待。

3.action.EndInvoke()

action.EndInvoke(asyncResult)；
EndInvoke可以不僅等待也可以獲取返回值，接下來介紹怎么獲取返回值。

六、異步返回值

上述我們使用EndInvoke可以不僅等待也可以獲取返回值；如下我們可以看到結(jié)果正是我們設(shè)置的字符串


EndInvoke也可以寫在回調(diào)函數(shù)里面，方便我們獲取其結(jié)果值，但只能寫一次，寫在里面就不可以寫在外面了。

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