前兩天剛感受了下泛型接口的in和out，昨天就開始感受神奇的異步方法Async/await，當然順路也看了眼多線程那幾個。其實多線程異步相關的類單個用法和理解都不算困難，但是異步方法Async/await這東西和Task攪到了一起就有點花花腸子。要單說用法其實也好理解，也有不少文章寫了。看過上一篇的同學知道，不弄清楚來龍去脈，這世界總感覺不夠高清。異步方法究竟怎麼個異步法，為什這樣設計，有什麼意義？昨天想到今天，感覺終於算是講得通了，一點愚見記下來分享給大家。
先不著急直奔主題，看看多線程那一家子，再看他們和Async怎麼搞基的。
最基本的線程調用工具
//線程
//線程初始化時執行方法可以帶一個object參數，為了傳入自定義參數，所以執行需單獨調用用於傳參。
Console.WriteLine("執行線程");
Thread th = new Thread((objParam) =>
{
Console.WriteLine("線程啟動，執行匿名方法，有無參數{0}", objParam != null);
});
th.IsBackground = true;
object objP = new object();
th.Start(objP);
//線程池
//線程池初始化執行方法必須帶一個object參數，接受到的值是系統默認NULL（不明），所以初始化完成自動調用
Console.WriteLine("執行線程池");
ThreadPool.QueueUserWorkItem((objparam) =>
{
Console.WriteLine("線程池加入的匿名方法被執行。");
});
執行結果：
可以看到這Thread和ThreadPool執行不影響主進程執行。Thread和ThreadPool接受的都是委托類型，所以可以單獨定義方法在初始化的時候傳入，接受的委托都返回void，所以都不能在線程裡有返回值。Thead是單開線程，ThreadPool是使用系統的線程池所以性能更好。參數相關注釋裡有寫，其他特性我們不深究，我們知道這兩的原理就是使用線程執行無返回值的方法的即可。
是用多個線程執行循環的工具
int result = 0;
int lockResult = 0;
object lb = new object();
//並行循環
//並行應該用於一次執行多個相同任務，或計算結果和循環的游標沒有關系只和執行次數有關系的計算
Console.WriteLine("執行並行循環");
Parallel.For(0, 10, (i) =>
{
result = result + 2;
//lock只能lock引用類型，利用引用對象的地址唯一作為鎖，實現lock中的代碼一次只能一個線程訪問
//lock讓lock裡的代碼在並行時變為串行，盡量不要在parallel中用lock（lock內的操作耗時小，lock外操作耗時大時，並行還是起作用）
lock(lb)
{
lockResult = lockResult + 2;
Thread.Sleep(100);
Console.WriteLine("i={0},lockResult={1}", i, lockResult);
}
Console.WriteLine("i={0},result={1}", i, result);
});
說明一下，為了驗證並行循環的執行過程，加入lock玩了一下。lock為什麼只能lock引用對象是我推測的，如有偏差，概不負責。
執行結果：
Parallel用法很簡單，就是Parallel.For(游標開始值, 游標結束, int參數的Action)，傳入action的方法接受的int參數就是當前執行的游標。
跑題開始-------------------------------（手賤要在並行裡寫lock還要sleep剛好形成規律，以下是寫博時發現的，沒興趣的同學可以跳過）
通過結果我們可以看出，首先執行順序是隨機的，可以猜到一次是把游標的取值分別當參數傳給多個線程執行action即可。後面的結果也驗證了這一點，lockResult不用說，不管多少線程到這都得排隊執行，所以結果遞增。再看result，上來就變成了10，可以推出遇到lock之前已經被加了5次，那麼應該是一次4個線程喽（大家肯定覺得應該是5個，開始我也是這樣覺得，往下看）。
再看result其實也不是沒規律，可以看出從10到20也是遞增，但到了20就不增加了（因缺思亭）。我們模擬下（按5個線程模擬不符合結果，我就直接按合理的情況推一遍）。
1 首先可以4個線程ABCD同時執行，都到了lock這停住，那這時result被加了4次是8。
2 然後一個線程A執行lock裡的代碼，其他的BCD等待（不是sleep仍然占用cpu），執行完輸出lockResult=2（第一行）。
這時繼續往下應該輸出result=8對吧，為什麼是result=10。注意lock裡有一個Thread.Sleep(100)，這就是關鍵。在lock裡sleep會怎樣，當前線程A釋放cpu 100ms，這時就可以再來一個線程E執行到lock這也停住了，result是不是就是10了。
3 這個線程A醒來優先級最高擠掉一個線程往下繼續輸出result=10（第二行）。這時剛才被擠掉的線程又恢復占用cpu狀態，就是BCDE四個線程。
4 同理，BCDE四個等待線程的又有一個進入lock然後又sleep，又可以有一個線程來把result加2，這時循環這個過程，result也呈現出規律。
5 為什麼result後面幾次都是20，因為總共執行10次，首先四個線程執行了4次，然後一個新線程執行第5次後，第1次執行的線程才輸出第5次執行後的結果，第2次輸出第6次。。。第6次輸出第10次（第6行就是result=20），後面四次已經執行過result加2，所以只輸出結果20。
如果把Thread.Sleep(100)去掉result就不再有這麼明顯的規律。因為sleep讓cpu可以釋放與lock等待共同作用讓線程執行形成一個先後順序的隊列。sleep放到lock外也不行，sleep會釋放cpu，放到lock外，沒有lock占用cpu，lock前就不一定執行了幾次。
為什麼一次是四個線程呢，很容易想到，我CPU四核的。。。就這麼簡單。。
跑題結束---------------------------------
通過以上分析，並行是個什麼東西大家應該有所了解了，繼續。
一個可以有返回值（需要等待）的多線程工具
//任務
Task.Run(() =>
{
Thread.Sleep(200);
Console.WriteLine("Task啟動執行匿名方法");
});
Console.WriteLine("Task默認不阻塞");
//獲取Task.Result會造成阻塞等待task執行
int r = Task.Run(() =>
{
Console.WriteLine("Task啟動執行匿名方法並返回值");
Thread.Sleep(1000);
return 5;
}).Result;
Console.WriteLine("返回值是{0}", r);
執行結果：
用法如上，好像用的線程池。傳入方法不能有參數，可以有返回值。要獲得結果，要在Run()（返回Task<T>類型）之後調用Task<T>類型的Result屬性獲取。可以看出，獲取結果時，Task是會阻塞當前進程的，等待線程執行完畢才繼續。
Task好用，關鍵點就是有返回值，可以獲取結果。
------------------------------------------------關於多線程就扯這麼多，終於進入主題Async異步方法--------------------------------------------------------------
一些點：
1 異步方法需要Async關鍵字修飾
2 異步方法的返回類型只能是void或Task<T>
3 只有異步方法內使用了 await關鍵詞描述的 有返回值的 線程Task才有效
4 await只能用在Async方法裡的Task上，await會讓當前方法等待Task執行完畢再執行
5 返回值類型是T時，方法返回類型就是Task<T>
既然異步方法一定要用Task才有效，就寫了一個用了Task的普通方法和一個異步方法測試，如下：
//【意義】異步方法的意義就是保證一個進程使用多線程多次執行一個方法時，不會因為其中某一次執行阻塞調用進程
//【原理】利用方法內Task調用新線程，await使方法內等待Task結果時調用進程不被阻塞，多次調用相當於多個線程並行。
//【區別】普通方法只用Task，當方法內需要Task返回值時，等待Task結果就會阻塞調用進程。
//【應用】主要應用在沒有返回值，操作耗時長(用Task)且需要Task返回結果的方法。（不需要Task返回值的話和普通方法調用Task性能一樣，因為普通方法也沒有阻塞進程的風險了）
// （有返回值調用時await獲取結果就重蹈阻塞進程的覆轍了）
public async Task<int> MethodA(DateTime bgtime, int i)
{
int r = await Task.Run(() =>
{
Console.WriteLine("異步方法{0}Task被執行", i);
return i * 2;
});
Thread.Sleep(100);
Console.WriteLine("異步方法{0}執行完畢，結果{1}", i, r);
if (i == 49)
{
Console.WriteLine("用時{0}", (DateTime.Now - bgtime).TotalMilliseconds);
}
return r;
}
//和異步方法調用對比測試
public int MethodC(DateTime bgtime, int i)
{
int r = Task.Run(() =>
{
Console.WriteLine("普通多線程方法{0}Task被執行", i);
return i * 2;
}).Result;
Thread.Sleep(100);
Console.WriteLine("普通方法{0}執行完畢，結果{1}", i, r);
if (i == 49)
{
Console.WriteLine("用時{0}", (DateTime.Now - bgtime).TotalMilliseconds);
}
return r;
}
測試結果：
可以發現普通方法由於阻塞執行都是按順序執行，多線程失去意義。異步方法則並行執行，重要的是計算結果一樣。
重要的結論都寫在注釋裡了。相信透過代碼和結果大家或多或少能理解了吧，以及上面提到的幾個點為什麼這樣設計透過結論也能推出一二。我就不一一就結論進行分析和驗證了，相信我為了得到這些結論做的驗證不會少。
還有一點，為什麼返回值類型是T，方法返回類型需要是Task<T>，我的推測是這樣的：要達到異步方法內等待線程結果不阻塞調用進程，這個方法本身就應該在線程中執行。所以不管返回值類型是什麼，都被替換成類型Task<T>。這樣被調用時相當於一個Task.Run()，也就可以實現異步方法await了（雖然這樣就失去異步的意義但有原因）。比如自己在一個普通方法裡寫異步方法調用AsyncMethod()，系統會給你提示說不加await程序會繼續執行，建議加await等待其結果，你要是加了後就報錯了，說await只能用在async方法裡，是不是有點蹊跷。只能用在async方法裡的話，那就是說只有異步方法內才能await AsyncMethod()（等待異步方法調用的結果）。所以最終調用異步方法的肯定是一個普通方法，就不能await了，也就實現了異步方法並行，結果就是：異步方法內可以等待或者不等待另一個異步方法的調用，而最上層的異步方法是由普通方法調用不能等待所以並行，且最上層的異步方法的返回值沒有意義。
最後一定要區別異步方法和普通多線程方法，他們的關鍵區別就是是否可以單獨等待線程的執行結果。不要把異步方法當多線程方法用了。
覺得有幫助的同學可以推薦或者頂一下，這兩天研究這個都要精盡人亡了，我睡了。
