0. 前言

照例一份前言，在介紹任務和多執行緒之前，先介紹一下非同步和同步的概念。我們之間介紹的知識點都是在同步執行，所謂的同步就是一行程式碼一行程式碼的執行，就像是我們日常乘坐地鐵通過安檢通道一樣，想象我們每個人都是一行程式碼，我們依次通過安檢儀器的時候就是同步。

那麼，什麼是非同步呢？有一個時間利用率的故事，講的是在燒水的同時，順便準備茶葉，清洗茶杯等工序可以節省時間。這個故事就是非同步的一個典型範例。非同步通俗的將就是不暫停也不等待當前耗時的流程執行完成，繼續執行後續的流程。

那麼這和任務與多執行緒有什麼關係呢？在C#中，基於任務可以很簡單的建立一個非同步程式或者非同步方法；同時任務也是一個簡單的多執行緒模式。不過值得注意的是，C#的非同步可以由多執行緒實現，但多執行緒更多的是用來實現並行。所謂並行，顧名思義，就是多工同時執行，這裡的任務指的是程式需要完成的事，而不是C#中的任務機制。

這一篇是《C#基礎知識系列》的一篇，簡單介紹一下如何建立、使用任務和多執行緒，這部分的內容很多，包括有很多注意事項，將會另開一個系列專門講解C#的非同步和並行程式設計，名字暫定為《C#非同步程式設計系列》。

1. 執行緒

瞭解過計算機的人可能知道程式最小執行單元是執行緒，最小資源分配單位是程序。程序裡必然至少有一個執行緒，而一個程式也必然至少有一個程序。這裡不過多的介紹程序和執行緒的區別於關係，只需要記著執行緒是程式最小執行單元，我們在開發中最常用的也是執行緒。

在很多不太嚴謹的程式設計教程中，都會把多執行緒和並行化作等號。但是這裡有一個很微妙的區別，對於單核CPU來說，多程序和多執行緒一樣，都不會產生並行的效果；對於多核CPU而言，多程序必然是並行的，但是多執行緒則不一定並行。所以C#中，執行緒更多的用作非同步處理上，而不是平行計算上。

在C#程式中，需要引用System.Threading。C#的入門級執行緒操作只需要知道Thread類、一個帶引數的無返回值方法和一個不帶引數的無返回值方法，這三個要點就可以了。

1.1 建立一個執行緒

var thread = new Thread(() =>
{
});

以上示例程式碼演示瞭如果建立一個執行緒。但建立了執行緒，並不代表執行緒就會執行。

說到這裡就必須說一下執行緒的狀態，一般情況執行緒分為五個階段，也就是五種狀態：分別是準備、就緒、執行、阻塞、死亡。當然在不同的地方，狀態可能會細分為更多的級別，這裡只做初步的介紹。狀態之間的切換如下：

執行緒的狀態之間切換順序有著嚴格的限制，而且只能從就緒態由CPU切換到執行態，執行態無法從其他狀態切換過去，而且這一步的切換開發者不能控制。

現在，我們回到執行緒的建立方法，先來看看Thread構造方法的宣告：

public Thread (System.Threading.ParameterizedThreadStart start);
public Thread (System.Threading.ThreadStart start);

碰到了兩個沒見過的型別，我們繼續看看？

public delegate void ParameterizedThreadStart(object obj);
public delegate void ThreadStart();

到這裡，執行緒的建立為我們揭開了它的謎底。根據之前《C# 基礎知識系列- 11 委託和事件》那篇的介紹，我們可以很明確的得到 ThreadStart是一個 無返回值也沒有引數的委託，而ParameterizedThreadStart表示有一個object的引數。所以，建立執行緒的時候，可以直接傳一個方法進去。

有的同學可能要問了，為什麼建立執行緒的委託引數那麼少？這裡涉及到一個併發概念，因為執行緒訪問過多的主執行緒可能會導致鎖，所以最佳的執行緒實踐就是讓執行緒的執行保持一個相對封閉的環境。

當然，C#的執行緒其實放寬了這部分的限制，這部分將在《C#非同步程式設計系列》中繼續探討。

現在我們回過頭來，再看看如何建立一個標準的執行緒：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var thread1 = new Thread(ThreadTest1);
        var thread2 = new Thread(ThreadTest2);
    }

    /// <summary>
    /// 不帶引數的執行緒
    /// </summary>
    public static void ThreadTest1()
    {
        // 業務程式碼
    }
    /// <summary>
    /// 帶引數的執行緒
    /// </summary>
    /// <param name="obj"></param>
    public static void ThreadTest2(object obj)
    {
        //業務程式碼
    }
}

其中thread1就是一個沒有引數的執行緒，thread2是一個帶引數的執行緒。

注：Main方法是C#程式入口的固定寫法，之前所有的示例程式碼都是在這個方法裡執行的，後續這部分會在《C#基礎篇之開發工具和專案的基本結構》這一篇中詳細介紹，這裡先記住這是一個固定寫法。

1.2 啟動並使用執行緒

在啟動執行緒之前，我們先介紹一個概念：主執行緒。主執行緒指伴隨著當前程式啟動而啟動的執行緒，以程式碼來看就是Main方法所線上程。

執行緒通過呼叫Thread.Start方法，來將執行緒標記為就緒態。

注意：執行緒不能直接進入執行態，該狀態只能由CPU決定。

所以上一小節的建立的兩個執行緒可以通過以下方式通知已經準備就續：

thread1.Start();

咦？是不是少了一個？注意力集中的小夥伴會發現，我沒有演示thread2的呼叫方法。thread2與threa1有個不同的地方，thread2的委託引數有一個引數。那麼必然Start也有一個對應的帶參版本的過載，所以thread2就會有以下兩種呼叫方式：

thread2.Start();

或

object obj;// 省略來源
thread2.Start(obj);

兩種方法有什麼區別嗎？

有，但是區別不大。第一種呼叫方式對於方法ThreadTest2而言就是引數為null,第二種就是引數為obj的值。所以第一種呼叫約等於thread2.Start(null)。

1.3 暫停或銷燬執行緒

這一小節的標題是，暫停或銷燬執行緒。當執行緒執行起來後，如果沒有突發情況或者外力干涉會直接執行到結束。這時候，後續程式覺得這個執行緒執行時間過長，需要暫停或者取消執行緒的執行，那麼就需要了解一下如何暫停或者銷燬執行緒了。

thread1.Suspend();//掛起
thread1.Resume();//繼續

中斷執行緒，也就是終止執行緒：

thread1.Abort();// 已掛起的執行緒無法中斷

強制終止銷燬：

thread1.Interrupt();//在執行中的執行緒無法終止

以上是執行緒操作的基本概念，這部分並不是為了能讓大家精通多執行緒，這是為了讓大家有個初步概念。在C# 中，建立一個執行緒需要傳遞一個委託進去，因為委託的性質，並沒有限制是否是靜態方法，所以這裡也可以傳一個物件的方法。當然了，我們十分不提倡這樣做，因為會導致一些多執行緒領域裡的一些問題。

2. 任務

C#中的任務與執行緒的區別不是很大，因為C#的任務就是基於執行緒實現的，而任務比執行緒更友好，使用也更方便，當然使用也更加複雜。不過對於開發者而言，任務取消了執行緒的狀態切換，只保留了有限的一部分。而且，在C# 更推薦使用任務，任務也是對執行緒的進一步抽象和改進。

2.1 建立一個任務

如執行緒相同的一點是，任務的建立也是通過傳遞一個方法（嚴格上講是一個委託）。不同的是，執行緒的委託沒有返回值而且也不接受從執行緒返回的值，而任務則不同，呼叫方可以期待任務是有返回值的而且也可以正常使用。

我們先來看看任務是什麼，任務的名稱空間System.Threading.Tasks，任務的類有以下兩種宣告：

public class Task : IAsyncResult, IDisposable;
public class Task<TResult> : System.Threading.Tasks.Task;

第一個，沒有泛型的Task類表示一個沒有返回值的任務；

第二個，泛型Task類表示該任務有一個返回值，返回值的型別為傳遞進來的泛型引數。

兩個任務類的初始化類似於Thread類，不過與之不同的是 泛型Task的引數是Func，都有一個帶Object引數的委託。

與執行緒不同，任務的建立就有很多種方法：

1 通過建構函式建立

var task1 = new Task(() => { });
var task2 = new Task<int>(()=> 
{
    int i = 0;
    return i;
});

2 使用任務工廠：

var task1 = Task.Factory.StartNew(() => { });
var task2 = Task.Factory.StartNew(() =>
{
    int i = 0;
    return i;
});

3 通過Task.Run建立：

var task1 = Task.Run(() => { });
var task2 = Task.Run(() =>
{
    int i = 0;
    return i;
});

以上三種方式建立的任務是等效的。當然實際上任務的建立並非只有這麼幾種，但這幾種是任務建立的基礎，使用頻率相當高。

2.2 執行任務

與執行緒不同的是，任務建立完成之後就會自動執行，不需要呼叫方法。

關於任務的執行有以下需要注意的地方：

1. 任務的執行不會阻塞主執行緒；

2. 主執行緒結束後，任務一定也會結束；

任務可以IsCompleted屬性確定任務是否執行完成，所以可以通過訪問任務物件的IsCompleted確認該任務是否執行完成，但有一個問題，這個屬性只會表示當前任務是否完成。所以如果需要等待任務完成，則可以通過訪問Wait()方法，強制主執行緒等待任務結束。

如果使用的任務是泛型Task也就是待返回值的任務，可以通過訪問Result屬性獲取任務執行結果。有意思的地方就是，這個屬效能獲取到結果的時候，也是任務執行完成的時候，所以不需要呼叫Wait()或IsCompleted來判斷任務是否完成。

注：通過構造方法建立的任務需要呼叫 Start方法才能啟動，而通過Task.Run和Task.Factory.StartNew建立的則不需要。

3. 總結

C#中任務基於執行緒，對其做了更多的抽象和封裝，將執行緒的粒度進一步細分。所以執行緒在C#中就沒有那麼重要了，任務逐漸替代了執行緒在C#程式中的地位。

任務與執行緒，有共通的地方，也有完全不一樣的地方。執行緒的執行環境相對封閉，所以執行緒出現錯誤導致執行緒中斷，不會影響主執行緒的執行。但任務則不一樣了，任務與主執行緒的關聯性更大，一旦任務出現異常導致任務中斷，如果沒有正確處理，則會影響主執行緒的執行。

以上是本篇的全部內容，也請大家期待一下《C#非同步程式設計系列》吧。

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