一、基本概念
C#（C Sharp）线程技术用于实现多线程编程，以便在程序中同时执行多个任务。C#提供了丰富的线程库和相关功能，可以轻松地管理多线程应用程序。涉及C#线程技术的相关内容：
- Thread 类： C#的System.Threading命名空间中提供了Thread类，用于创建和管理线程。通过Thread类，您可以创建新的线程，设置线程的优先级、状态等属性，以及控制线程的启动和终止。
- ThreadStart 委托： 使用ThreadStart委托来指定线程应该执行的方法。这个方法将在新线程中执行。
- Lambda 表达式： 您可以使用Lambda表达式来定义线程执行的代码块，这样可以更简洁地指定线程的操作。
- 线程同步： 多线程应用程序可能涉及到共享资源的并发访问，这可能导致数据竞争和错误。C#提供了锁、互斥体、信号量等线程同步机制，以确保线程安全性。
- Task 和 Task Parallel Library（TPL）： .NET Framework引入了Task类和TPL，使得编写异步和并行代码更加容易。Task可以表示一个异步操作，TPL提供了更高级的并行编程模型。
- async/await 关键字： C# 5.0 引入了async和await关键字，使得异步编程变得更加直观。您可以使用它们来编写非阻塞的异步代码。
- 线程池： C#中的线程池允许您从线程池中获取可用的线程，从而避免频繁地创建和销毁线程，提高效率。
- 取消线程： C#允许您在执行中的线程中安全地取消操作，以便控制线程的执行。
- 线程安全集合： C#提供了一系列线程安全的集合，如ConcurrentQueue、ConcurrentDictionary等，用于在多线程环境中安全地操作数据。
- 线程异常处理： 您可以捕获并处理线程中的异常，以保证程序的稳定性。
在使用C#进行多线程编程时，需要仔细考虑线程安全性、资源竞争等问题，并选择适当的线程技术来满足应用程序的需求。
二、Task类的使用
Task类是C#中用于处理并发编程和异步操作的一个重要工具，使得管理并行任务和异步操作更加简便。
- 等待任务完成： 使用Task.Wait或Task.WaitAll方法来等待一个或多个任务完成。这会阻塞当前线程，直到任务完成。
- 异步操作： 使用Task.Run或Task.Factory.StartNew方法来执行异步操作。在异步方法中，可以使用async/await关键字来使代码更具可读性。
- 任务连续： 使用ContinueWith方法来定义在任务完成后要执行的操作，或使用await关键字在异步方法中实现任务连续。
- 任务取消： 使用CancellationToken来取消任务。可以在任务中轮询CancellationToken.IsCancellationRequested属性，或使用CancellationToken.ThrowIfCancellationRequested()来检查取消请求。
- 任务异常处理： 使用Task.Exception属性来检查任务是否抛出了异常，或使用Try-Catch块来处理异常。
- 任务状态： 使用Task.Status属性来获取任务的当前状态，如Running、WaitingToRun、Canceled等。
以下是一个使用Task类执行异步操作的示例，计算两个数字的和：
using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
static async Task Main(string[] args)
{
// 使用async/await创建异步方法
int result = await CalculateSumAsync(5, 10);
Console.WriteLine(#34;计算结果：{result}");
}
static async Task<int> CalculateSumAsync(int a, int b)
{
// 使用Task.Run创建异步操作
int sum = await Task.Run(() =>
{
int result = a + b;
return result;
});
return sum;
}
}示例中，创建了一个异步方法CalculateSumAsync，其中使用了Task.Run来执行计算操作。在Main方法中，使用await关键字等待异步方法完成，并输出计算结果。
三、几个多场景案例
使用Task类的更多示例，涵盖了不同的场景和用法：
示例1：并行执行任务
使用Parallel.Invoke同时启动多个任务。
using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Parallel.Invoke(
() => DoWork("Task 1"),
() => DoWork("Task 2"),
() => DoWork("Task 3")
);
}
static void DoWork(string taskName)
{
Console.WriteLine(#34;Starting {taskName}");
Task.Delay(1000).Wait(); // 模拟耗时操作
Console.WriteLine(#34;{taskName} completed");
}
}示例2：连续执行任务
任务1执行完后，任务2会连续执行。
using System;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
static async Task Main(string[] args)
{
await Task.Run(() => Console.WriteLine("Task 1"))
.ContinueWith(task => Console.WriteLine("Task 2"));
}
}示例3：任务取消
使用CancellationToken来取消任务。
using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
class Program
{
static async Task Main(string[] args)
{
CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
Task longRunningTask = Task.Run(() =>
{
Console.WriteLine("Long running task started...");
Thread.Sleep(3000);
Console.WriteLine("Long running task completed...");
}, cts.Token);
await Task.Delay(1000); // 假设在1秒后需要取消任务
cts.Cancel();
try
{
await longRunningTask;
}
catch (TaskCanceledException)
{
Console.WriteLine("Task was canceled.");
}
}
}四、使用异步程序向多个控件添加数据
使用 C# 中的异步编程，启动多个函数，将它们的输出数据分别添加到不同的控件（如 ListView、TreeView、RichTextBox）中。
using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
namespace ParallelExecutionExample
{
public partial class MainForm : Form
{
public MainForm()
{
InitializeComponent();
}
private async void MainForm_Load(object sender, EventArgs e)
{
await RunFunctionsAndPopulateControlsAsync();
}
private async Task RunFunctionsAndPopulateControlsAsync()
{
Task[] tasks = new Task[]
{
RunFunctionAsync(AddToListView),
RunFunctionAsync(AddToTreeView),
RunFunctionAsync(AddToRichTextBox)
};
await Task.WhenAll(tasks);
}
private async Task RunFunctionAsync(Action<string> action)
{
await Task.Run(() =>
{
string output = GetFunctionOutput();
action(output);
});
}
private void AddToListView(string output)
{
if (listView1.InvokeRequired)
{
listView1.Invoke(new Action(() =>
{
ListViewItem item = new ListViewItem(output);
listView1.Items.Add(item);
}));
}
else
{
ListViewItem item = new ListViewItem(output);
listView1.Items.Add(item);
}
}
private void AddToTreeView(string output)
{
if (treeView1.InvokeRequired)
{
treeView1.Invoke(new Action(() =>
{
TreeNode node = new TreeNode(output);
treeView1.Nodes.Add(node);
}));
}
else
{
TreeNode node = new TreeNode(output);
treeView1.Nodes.Add(node);
}
}
private void AddToRichTextBox(string output)
{
if (richTextBox1.InvokeRequired)
{
richTextBox1.Invoke(new Action(() =>
{
richTextBox1.AppendText(output + Environment.NewLine);
}));
}
else
{
richTextBox1.AppendText(output + Environment.NewLine);
}
}
private string GetFunctionOutput()
{
// 模拟函数的输出
return "Function output at " + DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss");
}
}
}窗体加载后，使用 RunFunctionsAndPopulateControlsAsync 方法并行启动多个函数，并将它们的输出分别添加到不同的控件中。
RunFunctionAsync 方法在新线程中运行函数，然后根据不同的控件类型，调用相应的添加函数。每个添加函数在添加数据时都会判断是否需要通过 Invoke 调用来更新 UI 线程。
