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（十七）Async异步和多线程-语言进阶1-创新互联

（十七）Async异步和多线程-语言进阶1
  • 一、进程-线程-多线程，同步和异步
      • 1.概念
      • 2.同步和异步
      • 3.异步与多线程异同点
  • 二、委托启动异步调用
      • 1.同步方法
      • 2.异步方法
  • 三、多线程的特点
  • 四、异步的回调和状态参数
      • 1.顺序控制
      • 2.状态参数
  • 五、异步等待三种方式
      • 1. Thread.sleep等待
      • 2.asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne()
      • 3.action.EndInvoke()
  • 六、异步返回值

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  1. 进程：进程是一个程序运行时，占用全部计算资源的总和，指在系统中正在运行的一个应用程序；程序一旦运行就是进程；或者更专业化来说：进程是指程序执行时的一个实例，即它是程序已经执行到课中程度的数据结构的汇集。从内核的观点看，进程的目的就是担当分配系统资源（CPU时间、内存等）的基本单位。

  2. 线程：线程是程序执行流的最小单位，系统分配处理器时间资源的基本单元，或者说进程之内独立执行的一个单元执行流。任何操作都是由线程完成的；线程是依托于进程存在的，一个进程可以包含多个线程；线程也可以有自己的计算资源；
    进程——资源分配的最小单位，线程——程序执行的最小单位。

  3. 多线程：多个执行流同时运行。
    (1) CPU太快了，分时间片–上下文切换(加载环境–计算–保存环境)微观角度，一个核同一时刻只能执行一个线程;宏观的来说是多线程并发
    (2) 名CPU多核可以独立工作,例如我们常说的 “4核8线程”–其中核是物理的核 8线程是指虚拟核，并不是上述我们所说的线程。

  4. Thread:是c#语言对线程对象的封装

2.同步和异步
  1. 同步：完成计算之后在进入下一行
  2. 异步：不会等待方法的完成，会直接进入下一行，不会阻塞。
    例如我们举一个贴切的例子，
    同步：
    “你和朋友去吃饭，但他有点忙，你就等他忙完一起吃，这就是同步方法”
    异步：
    “你和朋友去吃饭，但他有点忙，你就自己先去吃，他忙完自己再去吃，这就是异步方法”
3.异步与多线程异同点
  1. 异步和多线程都可以达到避免调用线程阻塞的目的
  2. 异步操作在完成await操作后，会发出完成通知，并释放占用的线程，之后系统调用线程池中空余的线程来进行await之后的操作，减少了线程负担。
  3. 而多线程编程会在整个任务中一直占用线程造成资源浪费。比如DMA（直接存储器访问）操作，允许硬件可以不通过CPU而直接与内存数据进行交互，在这时闲置的线程无法被释放，造成了资源浪费。（使用异步可以避免）
二、委托启动异步调用

下面我们可以通过一个示例看一下，分别执行5次

1.同步方法

同步方法
在这里插入图片描述

2.异步方法

异步方法
在这里插入图片描述

当我们调用同步方法时，程序是按照顺序执行，而下面的异步方法则是无序的，且执行速度也比较快。
在这里插入图片描述

三、多线程的特点

由上我们也可以看出同步和异步多线程方法的特点

  1. 同步方法卡界面，主(UI)线程忙于计算；
  2. 同步线程慢，因为只有一个线程在干活；
  3. 异步多线程方法不卡界面，主线程计算完，计算任务就交给子线程在做；例如winform可以提升用户体验；
  4. 异步多线程方法快，因为多个线程并发运算；
  5. 异步多线程无序：启动无序，执行时间不确定，结束也无序。
  6. 异步多线程并不是线性增长，而是资源换时间，但资源可能不够，其次多线程也有管理成本；
  7. 线程可以加快速度，但不是越多越好

下图可以清楚看到资源换时间的情况；
在这里插入图片描述

四、异步的回调和状态参数 1.顺序控制

从上面的示例中我们使用了异步多线程方式解决了很多问题，但也发现了一个特殊情况，异步是无序的，这时候我们如果想要控制顺序要怎么做呢。这个时候我们就可以使用回调的方式。
首先我们想在计算完成后，在完成后续动作，当我们在BeginInvoke中设置后续两个参数为null，可以看到下图的执行结果，我们的计算明明还没有完成，确提示我们已经完成了，只是主线程完成了。肯定不符合我们的结果。
在这里插入图片描述
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这时候我们把鼠标放到BeginInvoke上可以发现框架已经帮我们提供好了异步回调AsyncCallback
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我们可以看到AysncCallback是一个参数为IAsyncResult类型的委托
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接下来我们修改代码把AsyncCallback传进来
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这时我们再看执行结果，就可以看到我们结果实在最后输出的。
在这里插入图片描述
进行到这里你会想知道这是为什么呢，这个步骤是怎么完成的，callback的参数ia是怎么回事？
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当我们继续把鼠标方法BeginInvake上，我们会发现它其实是一个IAsyncResult类型
在这里插入图片描述
你会发现这不是和上面AsyncCallback的参数ia是一样的吗，接下来我们做个验证

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结果返回True

在这里插入图片描述
这时我们可以理解为，.net框架帮我们做了一个小封装，在执行BeginInvoke的时候会去申请一个线程，线程会先完成委托的调用，执行完成后会产生一个IAsyncResult结果，最后把这个结果作为参数传递给AsyncCallback委托，这也就能解释为什么BeginInvoke结果类型和AsyncCallback的参数类型是一致的。

2.状态参数

接下来我们看BeginInvoke的第三个参数，这时我们随便传入一个“hao”字符串。那么在AsyncState时我们就可以得到，这是为了我们在回调的时候如果想传递某些信息时使用。
在这里插入图片描述

五、异步等待三种方式 1. Thread.sleep等待

这种情况我们可以使用asyncResult.IsCompleted来进行判断委托是否执行完成。在执行完成之后给用户指定提示信息，如下为文件上传操作的示例
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

但是这么写是由弊端的就是会有延迟，也会卡主界面。优点就是我们可以在等待的时候做一些其它操作，例如给用户一些友好提示等。

2.asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne()

信号量，即时等待

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

也可以给asyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne(1000)；设置等待时间做超时用，也叫做限时等待。

3.action.EndInvoke()

action.EndInvoke(asyncResult)；
EndInvoke可以不仅等待也可以获取返回值，接下来介绍怎么获取返回值。

六、异步返回值

上述我们使用EndInvoke可以不仅等待也可以获取返回值；如下我们可以看到结果正是我们设置的字符串
在这里插入图片描述
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EndInvoke也可以写在回调函数里面，方便我们获取其结果值，但只能写一次，写在里面就不可以写在外面了。
在这里插入图片描述

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