C# 12 核心要点

第 14 章 并发和异步 并发和异步

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大多数应用程序都需要同时处理多件事情（并发）。在本章中，我们将首先介绍基本的先决条件，即线程和任务的基础知识，然后详细介绍异步的原理和 C# 的异步函数。

在第 21 章中，我们将更详细地重温多线程，在第 22 章中，我们将介绍并行编程的相关主题。

导言

以下是最常见的并发情况：

编写响应式用户界面

在 Windows Presentation Foundation (WPF)、移动和 Windows Forms 应用程序中，您必须与运行用户界面的代码同时运行耗时的任务，以保持响应速度。

允许同时处理请求

在服务器上，客户端请求可能同时到达，因此必须并行处理以保持可扩展性。如果您使用 ASP.NET Core 或 Web API，运行时会自动为您完成这项工作。不过，您仍然需要注意共享状态（例如，使用静态变量进行缓存的效果）。

并行编程

在多核/多处理器计算机上执行密集计算的代码，如果在内核之间分配工作负载，执行速度会更快（第 22 章专门讨论了这一点）。

投机执行

在多核计算机上，有时可以通过预测可能需要做的事情并提前做来提高性能。LINQPad 就是利用这种技术来加快创建新查询的速度。另一种方法是并行运行多个不同的算法来解决相同的任务。哪种算法先完成，哪种算法就 "获胜"--当你无法提前知道哪种算法执行得最快时，这种方法就很有效。

程序同时执行代码的一般机制称为多线程。多线程由 CLR 和操作系统支持，是并发的基本概念。因此，了解线程的基本原理，尤其是线程对共享状态的影响，是至关重要的。

穿线

线程是一条执行路径，可以独立于其他线程执行。

每个线程都在操作系统进程中运行，该进程为程序的运行提供了一个隔离环境。对于单线程程序，只有一个线程在进程的隔离环境中运行，因此该线程可以独占该环境。多线程程序则是多个线程在一个进程中运行，共享相同的执行环境（尤其是内存）。这就是多线程有用的部分原因：例如，一个线程可以在后台获取数据，而另一个线程可以在数据到达时显示数据。这些数据被称为共享状态。

创建主题

客户端程序（控制台、WPF、UWP 或 Windows 窗体）在操作系统自动创建的单线程（"主 "线程）中启动。在这里，它作为一个单线程应用程序运行，除非你另辟蹊径，直接或间接创建更多线程。¹

你可以通过实例化Thread 对象并调用其Start 方法来创建并启动一个新线程。 Thread 最简单的构造函数需要一个ThreadStart 委托：这是一个无参数方法，指示执行应从何处开始。下面是一个示例：

// NB: All samples in this chapter assume the following namespace imports:
using System;
using System.Threading; Thread t = new Thread (WriteY); // Kick off a new thread t.Start(); // running WriteY() // Simultaneously, do something on the main thread. for (int i = 0; i < 1000; i++) Console.Write ("x"); void WriteY() { for (int i = 0; i < 1000; i++) Console.Write ...