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本篇內(nèi)容主要講解“C#異步多線程使用中的常見問題有哪些”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“C#異步多線程使用中的常見問題有哪些”吧!
小伙伴有沒有想過，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，我們定義個任務(wù)列表，當(dāng) 11、12 次的時候，拋出一個異常，最外圍使用 try catch 包一下
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine($"Main Start，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
try
{
TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
List<Task> tasks = new List<Task>();
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
string name = $"第 {i} 次";
Action<object> action = t =>
{
Thread.Sleep(2 * 1000);
if (name.ToString().Equals("第 11 次"))
{
throw new Exception($"{t}，執(zhí)行失敗");
}
if (name.ToString().Equals("第 12 次"))
{
throw new Exception($"{t}，執(zhí)行失敗");
}
Console.WriteLine($"{t}，執(zhí)行成功");
};
tasks.Add(taskFactory.StartNew(action, name));
}
}
catch (AggregateException aex)
{
foreach (var item in aex.InnerExceptions)
{
Console.WriteLine("Main AggregateException：" + item.Message);
}
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine("Main Exception：" + ex.Message);
}
Console.WriteLine($"Main End，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
Console.ReadLine();
}啟動程序，可以看到 vs 捕獲到了異常的代碼行，但 catch 并未捕獲到異常，這是為什么呢？是因為線程里面的異常被吞掉了，從運行的結(jié)果也可以看到，main end 在子線程沒有執(zhí)行任時就已經(jīng)結(jié)束了，那說明 catch 已經(jīng)執(zhí)行過去了。
那有沒有辦法捕獲多線程的異常呢？答案：有的，等待線程完成計算即可
看下面代碼，有個特殊的地方 AggregateException.InnerExceptions 專門為多線程準(zhǔn)備的，可以查看多線程異常信息
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine($"Main Start，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
try
{
TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
List<Task> tasks = new List<Task>();
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
string name = $"第 {i} 次";
Action<object> action = t =>
{
Thread.Sleep(2 * 1000);
if (name.ToString().Equals("第 11 次"))
{
throw new Exception($"{t}，執(zhí)行失敗");
}
if (name.ToString().Equals("第 12 次"))
{
throw new Exception($"{t}，執(zhí)行失敗");
}
Console.WriteLine($"{t}，執(zhí)行成功");
};
tasks.Add(taskFactory.StartNew(action, name));
}
Task.WaitAll(tasks.ToArray());
}
catch (AggregateException aex)
{
foreach (var item in aex.InnerExceptions)
{
Console.WriteLine("Main AggregateException：" + item.Message);
}
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine("Main Exception：" + ex.Message);
}
Console.WriteLine($"Main End，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
Console.ReadLine();
}啟動線程，可以看到任務(wù)全部執(zhí)行完畢，且 AggregateException.InnerExceptions 存儲了，子線程執(zhí)行時的異常信息
但 WaitAll 不好，總不能一直 WaitAll 吧，它會卡界面。并不適用于異步場景對吧，接著來看另外一直解決方案。就是子線程里不允許出現(xiàn)異常，如果有自己處理好，即 try catch 包一下，平時工作中建議這么做。
使用 try catch 將子線程執(zhí)行的代碼包一下，且在 catch 打印錯誤信息
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine($"Main Start，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
try
{
TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
List<Task> tasks = new List<Task>();
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
string name = $"第 {i} 次";
Action<object> action = t =>
{
try
{
Thread.Sleep(2 * 1000);
if (name.ToString().Equals("第 11 次"))
{
throw new Exception($"{t}，執(zhí)行失敗");
}
if (name.ToString().Equals("第 12 次"))
{
throw new Exception($"{t}，執(zhí)行失敗");
}
Console.WriteLine($"{t}，執(zhí)行成功");
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
}
};
tasks.Add(taskFactory.StartNew(action, name));
}
}
catch (AggregateException aex)
{
foreach (var item in aex.InnerExceptions)
{
Console.WriteLine("Main AggregateException：" + item.Message);
}
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine("Main Exception：" + ex.Message);
}
Console.WriteLine($"Main End，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
Console.ReadLine();
}啟動程序，可以看到任務(wù)全部執(zhí)行，且子線程異常也捕獲到
有時候會有這樣的場景，多個任務(wù)并發(fā)執(zhí)行，如果某個任務(wù)失敗了，通知其他的任務(wù)都停下來。首先打個預(yù)防針 Task 在外部無法中止的，Thread.Abort 不靠譜。其實線程取消的這個想法是錯誤的，線程是 OS 的資源，程序是無法掌控什么時候取消，發(fā)出一個動作可能立馬取消，也可能等 1 s 取消。
解決方案：線程自己停止自己，定義公共的變量，修改變量狀態(tài)，其他線程不斷檢測公共變量
例如：CancellationTokenSource 就是公共變量，初始化為 false 狀態(tài)，程序執(zhí)行 CancellationTokenSource .Cancel() 方法會取消，其他線程檢測到 CancellationTokenSource .IsCancellationRequested 會是取消狀態(tài)。CancellationTokenSource.Token 在啟動 Task 時傳入，如果已經(jīng) CancellationTokenSource.Cancel() ，這個任務(wù)會放棄啟動，拋出一個異常的形式放棄。
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine($"Main Start，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
try
{
TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
List<Task> tasks = new List<Task>();
CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource(); // bool
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
string name = $"第 {i} 次";
Action<object> action = t =>
{
try
{
Thread.Sleep(2 * 1000);
if (name.ToString().Equals("第 11 次"))
{
throw new Exception($"{t}，執(zhí)行失敗");
}
if (name.ToString().Equals("第 12 次"))
{
throw new Exception($"{t}，執(zhí)行失敗");
}
if (cancellationTokenSource.IsCancellationRequested) // 檢測信號量
{
Console.WriteLine($"{t}，放棄執(zhí)行");
return;
}
Console.WriteLine($"{t}，執(zhí)行成功");
}
catch (Exception ex)
{
cancellationTokenSource.Cancel();
Console.WriteLine(ex.Message);
}
};
tasks.Add(taskFactory.StartNew(action, name,cancellationTokenSource.Token));
}
Task.WaitAll(tasks.ToArray());
}
catch (AggregateException aex)
{
foreach (var item in aex.InnerExceptions)
{
Console.WriteLine("Main AggregateException：" + item.Message);
}
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine("Main Exception：" + ex.Message);
}
Console.WriteLine($"Main End，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
Console.ReadLine();
}啟動程序，可以看到 11、12 此任務(wù)失敗，18、19 放棄了任務(wù)執(zhí)。有的小伙伴疑問了，12 之后的部分為什么執(zhí)行成功了，因為 CPU 是分時分片的嗎，會有延遲，延遲少不了。
首先看個代碼，循環(huán) 5 次，多線程的方式，依次輸出序號
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine($"Main Start，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
Task.Run(() => {
Console.WriteLine(i);
});
}
Console.WriteLine($"Main End，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
Console.ReadLine();
}啟動程序，不是我們預(yù)期的結(jié)果 0、1、2、3、4，為什么是 5 個 5 呢？因為全程只有一個 i ，當(dāng)主線程執(zhí)行完畢時 i = 5 ，但子線程可能還沒有開始執(zhí)行任務(wù)，輪到子線程取 i 時，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 int k = i，且在子線程用的變量也改為 k
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine($"Main Start，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
int k = i;
Task.Run(() => {
Console.WriteLine($"k={k},i={i}");
});
}
Console.WriteLine($"Main End，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
Console.ReadLine();
}啟動程序，可以看到是我們預(yù)期的結(jié)果 0、1、2、3、4，為什么會這樣子呢？因為全程有 5 個 k，每次循環(huán)都會創(chuàng)建一個 k 存儲當(dāng)前的 i，不同的子線程使用的也是，每次循環(huán)的 i 值。
首先為什么會有線程安全的概念呢？首先我們來看一個正常程序，如下
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine($"Main Start，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
int TotalCount = 0;
List<int> vs = new List<int>();
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
TotalCount += 1;
vs.Add(i);
}
Console.WriteLine(TotalCount);
Console.WriteLine(vs.Count);
Console.WriteLine($"Main End，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
Console.ReadLine();
}啟動程序，可以看到循環(huán) 10000 次，最終的求和與列表里的數(shù)據(jù)量都是 10000，這是正常的
接著，將求和與添加列表，換成多線程，等待全部線程完成工作后，打印信息
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine($"Main Start，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
int TotalCount = 0;
List<int> vs = new List<int>();
TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
List<Task> tasks = new List<Task>();
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
int k = i;
tasks.Add(taskFactory.StartNew(() =>
{
TotalCount += 1;
vs.Add(i);
}));
}
Task.WaitAll(tasks.ToArray());
Console.WriteLine(TotalCount);
Console.WriteLine(vs.Count);
Console.WriteLine($"Main End，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
Console.ReadLine();
}啟動程序，可以看到，兩個結(jié)果都不是 10000 呢？這就是線程安全
因為 TotalCount 是個共享的變量，當(dāng)多個線程去取 TotalCount 進行 +1 后，線程都去放值的時候，后一個線程會替換掉前一個線程放置的值，所以就會形成做最終不是 10000 的結(jié)果。列表，可以看做是一個連續(xù)的塊，當(dāng)多線程添加的時候，也會進行覆蓋。
如何解決呢？答案：lock、安全隊列、拆分合并計算。下面對 lock 進行講解，安全隊列與拆分合并計算，有興趣的小伙伴可以私下交流
1 .lock
第一種，通過加鎖的方式，這種也是日常工作總常用的一種。首先定義個私有的靜態(tài)引用類型的變量，然后將需要鎖的運算放到 lock () 方法內(nèi)
在 { } 內(nèi)同一時刻，只有一個線程執(zhí)行，所以盡可能 {} 放置必要的邏輯運行提高效率。lock 只能鎖引用類型，原理是占用這個引用鏈接。不要用 string 會享元，即如 lock() 是相同的字符串，無論定義多少個變量，其實都是一個。
internal class Program
{
private static readonly object _lock = new object();
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine($"Main Start，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
int TotalCount = 0;
List<int> vs = new List<int>();
TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
List<Task> tasks = new List<Task>();
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
int k = 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($"Main End，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
Console.ReadLine();
}
}啟動程序，可以看到，此時在多線程的情況下，最終的結(jié)果是正常的
這段代碼，是官方推薦寫法 private 防止外面也被引用，static 保證全場唯一
private static readonly object _lock = new object();
擴展：與 lock 等價的有個 Monitor，用法如下
private static object _lock = new object();
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine($"Main Start，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
int TotalCount = 0;
List<int> vs = new List<int>();
TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();
List<Task> tasks = new List<Task>();
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
int k = i;
tasks.Add(taskFactory.StartNew(() =>
{
Monitor.Enter(_lock);
TotalCount += 1;
vs.Add(i);
Monitor.Exit(_lock);
}));
}
Task.WaitAll(tasks.ToArray());
Console.WriteLine(TotalCount);
Console.WriteLine(vs.Count);
Console.WriteLine($"Main End，ThreadId：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}，Datetime：{DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
Console.ReadLine();
}
到此，相信大家對“C#異步多線程使用中的常見問題有哪些”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進入相關(guān)頻道進行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！
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