詳解C#異步多線程使用中的常見(jiàn)問(wèn)題

第詳解C#異步多線程使用中的常見(jiàn)問(wèn)題目錄異常處理線程取消臨時(shí)變量線程安全

異常處理

小伙伴有沒(méi)有想過(guò)，多線程的異常怎么處理，同步方法內(nèi)的異常處理，想必都非常非常熟悉了。那多線程是什么樣的呢，接著我講解多線程的異常處理

首先，我們定義個(gè)任務(wù)列表，當(dāng)11、12次的時(shí)候，拋出一個(gè)異常，最外圍使用trycatch包一下

staticvoidMain(string[]args)

Console.WriteLine($"MainStart，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

TaskFactorytaskFactory=newTaskFactory();

ListTasktasks=newListTask

for(inti=0;ii++)

stringname=$"第{i}次";

Actionobjectaction=t=

Thread.Sleep(2*1000);

if(name.ToString().Equals("第11次"))

thrownewException($"{t}，執(zhí)行失敗");

if(name.ToString().Equals("第12次"))

thrownewException($"{t}，執(zhí)行失敗");

Console.WriteLine($"{t}，執(zhí)行成功");

tasks.Add(taskFactory.StartNew(action,name));

catch(AggregateExceptionaex)

foreach(variteminaex.InnerExceptions)

Console.WriteLine("MainAggregateException："+item.Message);

catch(Exceptionex)

Console.WriteLine("MainException："+ex.Message);

Console.WriteLine($"MainEnd，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

Console.ReadLine();

啟動(dòng)程序，可以看到vs捕獲到了異常的代碼行，但catch并未捕獲到異常，這是為什么呢？是因?yàn)榫€程里面的異常被吞掉了，從運(yùn)行的結(jié)果也可以看到，mainend在子線程沒(méi)有執(zhí)行任時(shí)就已經(jīng)結(jié)束了，那說(shuō)明catch已經(jīng)執(zhí)行過(guò)去了。

那有沒(méi)有辦法捕獲多線程的異常呢？答案：有的，等待線程完成計(jì)算即可

看下面代碼，有個(gè)特殊的地方AggregateException.InnerExceptions專(zhuān)門(mén)為多線程準(zhǔn)備的，可以查看多線程異常信息

staticvoidMain(string[]args)

Console.WriteLine($"MainStart，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

TaskFactorytaskFactory=newTaskFactory();

ListTasktasks=newListTask

for(inti=0;ii++)

stringname=$"第{i}次";

Actionobjectaction=t=

Thread.Sleep(2*1000);

if(name.ToString().Equals("第11次"))

thrownewException($"{t}，執(zhí)行失敗");

if(name.ToString().Equals("第12次"))

thrownewException($"{t}，執(zhí)行失敗");

Console.WriteLine($"{t}，執(zhí)行成功");

tasks.Add(taskFactory.StartNew(action,name));

Task.WaitAll(tasks.ToArray());

catch(AggregateExceptionaex)

foreach(variteminaex.InnerExceptions)

Console.WriteLine("MainAggregateException："+item.Message);

catch(Exceptionex)

Console.WriteLine("MainException："+ex.Message);

Console.WriteLine($"MainEnd，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

Console.ReadLine();

啟動(dòng)線程，可以看到任務(wù)全部執(zhí)行完畢，且AggregateException.InnerExceptions存儲(chǔ)了，子線程執(zhí)行時(shí)的異常信息

但WaitAll不好，總不能一直WaitAll吧，它會(huì)卡界面。并不適用于異步場(chǎng)景對(duì)吧，接著來(lái)看另外一直解決方案。就是子線程里不允許出現(xiàn)異常，如果有自己處理好，即trycatch包一下，平時(shí)工作中建議這么做。

使用trycatch將子線程執(zhí)行的代碼包一下，且在catch打印錯(cuò)誤信息

staticvoidMain(string[]args)

Console.WriteLine($"MainStart，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

TaskFactorytaskFactory=newTaskFactory();

ListTasktasks=newListTask

for(inti=0;ii++)

stringname=$"第{i}次";

Actionobjectaction=t=

Thread.Sleep(2*1000);

if(name.ToString().Equals("第11次"))

thrownewException($"{t}，執(zhí)行失敗");

if(name.ToString().Equals("第12次"))

thrownewException($"{t}，執(zhí)行失敗");

Console.WriteLine($"{t}，執(zhí)行成功");

catch(Exceptionex)

Console.WriteLine(ex.Message);

tasks.Add(taskFactory.StartNew(action,name));

catch(AggregateExceptionaex)

foreach(variteminaex.InnerExceptions)

Console.WriteLine("MainAggregateException："+item.Message);

catch(Exceptionex)

Console.WriteLine("MainException："+ex.Message);

Console.WriteLine($"MainEnd，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

Console.ReadLine();

啟動(dòng)程序，可以看到任務(wù)全部執(zhí)行，且子線程異常也捕獲到

線程取消

有時(shí)候會(huì)有這樣的場(chǎng)景，多個(gè)任務(wù)并發(fā)執(zhí)行，如果某個(gè)任務(wù)失敗了，通知其他的任務(wù)都停下來(lái)。首先打個(gè)預(yù)防針Task在外部無(wú)法中止的，Thread.Abort不靠譜。其實(shí)線程取消的這個(gè)想法是錯(cuò)誤的，線程是OS的資源，程序是無(wú)法掌控什么時(shí)候取消，發(fā)出一個(gè)動(dòng)作可能立馬取消，也可能等1s取消。

解決方案：線程自己停止自己，定義公共的變量，修改變量狀態(tài)，其他線程不斷檢測(cè)公共變量

例如：CancellationTokenSource就是公共變量，初始化為false狀態(tài)，程序執(zhí)行CancellationTokenSource.Cancel()方法會(huì)取消，其他線程檢測(cè)到CancellationTokenSource.IsCancellationRequested會(huì)是取消狀態(tài)。CancellationTokenSource.Token在啟動(dòng)Task時(shí)傳入，如果已經(jīng)CancellationTokenSource.Cancel()，這個(gè)任務(wù)會(huì)放棄啟動(dòng)，拋出一個(gè)異常的形式放棄。

staticvoidMain(string[]args)

Console.WriteLine($"MainStart，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

TaskFactorytaskFactory=newTaskFactory();

ListTasktasks=newListTask

CancellationTokenSourcecancellationTokenSource=newCancellationTokenSource();//bool

for(inti=0;ii++)

stringname=$"第{i}次";

Actionobjectaction=t=

Thread.Sleep(2*1000);

if(name.ToString().Equals("第11次"))

thrownewException($"{t}，執(zhí)行失敗");

if(name.ToString().Equals("第12次"))

thrownewException($"{t}，執(zhí)行失敗");

if(cancellationTokenSource.IsCancellationRequested)//檢測(cè)信號(hào)量

Console.WriteLine($"{t}，放棄執(zhí)行");

return;

Console.WriteLine($"{t}，執(zhí)行成功");

catch(Exceptionex)

cancellationTokenSource.Cancel();

Console.WriteLine(ex.Message);

tasks.Add(taskFactory.StartNew(action,name,cancellationTokenSource.Token));

Task.WaitAll(tasks.ToArray());

catch(AggregateExceptionaex)

foreach(variteminaex.InnerExceptions)

Console.WriteLine("MainAggregateException："+item.Message);

catch(Exceptionex)

Console.WriteLine("MainException："+ex.Message);

Console.WriteLine($"MainEnd，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

Console.ReadLine();

啟動(dòng)程序，可以看到11、12此任務(wù)失敗，18、19放棄了任務(wù)執(zhí)。有的小伙伴疑問(wèn)了，12之后的部分為什么執(zhí)行成功了，因?yàn)镃PU是分時(shí)分片的嗎，會(huì)有延遲，延遲少不了。

臨時(shí)變量

首先看個(gè)代碼，循環(huán)5次，多線程的方式，依次輸出序號(hào)

staticvoidMain(string[]args)

Console.WriteLine($"MainStart，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

for(inti=0;ii++)

Task.Run(()={

Console.WriteLine(i);

Console.WriteLine($"MainEnd，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

Console.ReadLine();

啟動(dòng)程序，不是我們預(yù)期的結(jié)果0、1、2、3、4，為什么是5個(gè)5呢？因?yàn)槿讨挥幸粋€(gè)i，當(dāng)主線程執(zhí)行完畢時(shí)i=5，但子線程可能還沒(méi)有開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)，輪到子線程取i時(shí)，已經(jīng)是主線程1循環(huán)完畢后的5了。

改造代碼：在for循環(huán)內(nèi)加一行代碼intk=i，且在子線程用的變量也改為k

staticvoidMain(string[]args)

Console.WriteLine($"MainStart，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

for(inti=0;ii++)

intk=i;

Task.Run(()={

Console.WriteLine($"k={k},i={i}");

Console.WriteLine($"MainEnd，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

Console.ReadLine();

啟動(dòng)程序，可以看到是我們預(yù)期的結(jié)果0、1、2、3、4，為什么會(huì)這樣子呢？因?yàn)槿逃?個(gè)k，每次循環(huán)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)k存儲(chǔ)當(dāng)前的i，不同的子線程使用的也是，每次循環(huán)的i值。

線程安全

首先為什么會(huì)有線程安全的概念呢？首先我們來(lái)看一個(gè)正常程序，如下

staticvoidMain(string[]args)

Console.WriteLine($"MainStart，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

intTotalCount=0;

Listintvs=newListint

for(inti=0;i10000;i++)

TotalCount+=1;

vs.Add(i);

Console.WriteLine(TotalCount);

Console.WriteLine(vs.Count);

Console.WriteLine($"MainEnd，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

Console.ReadLine();

啟動(dòng)程序，可以看到循環(huán)10000次，最終的求和與列表里的數(shù)據(jù)量都是10000，這是正常的

接著，將求和與添加列表，換成多線程，等待全部線程完成工作后，打印信息

staticvoidMain(string[]args)

Console.WriteLine($"MainStart，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

intTotalCount=0;

Listintvs=newListint

TaskFactorytaskFactory=newTaskFactory();

ListTasktasks=newListTask

for(inti=0;i10000;i++)

intk=i;

tasks.Add(taskFactory.StartNew(()=

TotalCount+=1;

vs.Add(i);

}));

Task.WaitAll(tasks.ToArray());

Console.WriteLine(TotalCount);

Console.WriteLine(vs.Count);

Console.WriteLine($"MainEnd，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

Console.ReadLine();

啟動(dòng)程序，可以看到，兩個(gè)結(jié)果都不是10000呢？這就是線程安全

因?yàn)門(mén)otalCount是個(gè)共享的變量，當(dāng)多個(gè)線程去取TotalCount進(jìn)行+1后，線程都去放值的時(shí)候，后一個(gè)線程會(huì)替換掉前一個(gè)線程放置的值，所以就會(huì)形成做最終不是10000的結(jié)果。列表，可以看做是一個(gè)連續(xù)的塊，當(dāng)多線程添加的時(shí)候，也會(huì)進(jìn)行覆蓋。

如何解決呢？答案：lock、安全隊(duì)列、拆分合并計(jì)算。下面對(duì)lock進(jìn)行講解，安全隊(duì)列與拆分合并計(jì)算，有興趣的小伙伴可以私下交流

1.lock

第一種，通過(guò)加鎖的方式，這種也是日常工作總常用的一種。首先定義個(gè)私有的靜態(tài)引用類(lèi)型的變量，然后將需要鎖的運(yùn)算放到lock()方法內(nèi)

在{}內(nèi)同一時(shí)刻，只有一個(gè)線程執(zhí)行，所以盡可能{}放置必要的邏輯運(yùn)行提高效率。lock只能鎖引用類(lèi)型，原理是占用這個(gè)引用鏈接。不要用string會(huì)享元，即如lock()是相同的字符串，無(wú)論定義多少個(gè)變量，其實(shí)都是一個(gè)。

internalclassProgram

privatestaticreadonlyobject_lock=newobject();

staticvoidMain(string[]args)

Console.WriteLine($"MainStart，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

intTotalCount=0;

Listintvs=newListint

TaskFactorytaskFactory=newTaskFactory();

ListTasktasks=newListTask

for(inti=0;i10000;i++)

intk=i;

tasks.Add(taskFactory.StartNew(()=

lock(_lock)

TotalCount+=1;

vs.Add(i);

}));

Task.WaitAll(tasks.ToArray());

Console.WriteLine(TotalCount);

Console.WriteLine(vs.Count);

Console.WriteLine($"MainEnd，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");

Console.ReadLine();