C#异步和多线程的理解

1. 异步编程（Asynchronous Programming）

异步编程是通过非阻塞方式实行使命，通常适用于I/O 麋集型使命，比方文件读写、网络哀求、数据库访问等。这类操作不必要占用大量 CPU 资源，而是等待外部资源（如网络或硬盘）响应。
在 C# 中，异步编程使用 async 和 await 关键字来实现。异步方法会返回 Task 或 Task<T>，调用 await 后，主线程可以继续实行其他代码，不会被阻塞。异步使命完成后，程序会回到 await 的位置继续实行。
异步代码示例

以下是一个使用异步编程的示例：

1. using System;
2. using System.Net.Http;
3. using System.Threading.Tasks;
5. class Program
6. {
7.     static async Task Main()
8.     {
9.         Console.WriteLine("Starting download...");
10.         string content = await DownloadContentAsync("https://example.com");
11.         Console.WriteLine("Download completed!");
12.         Console.WriteLine($"Content length: {content.Length}");
13.     }
15.     static async Task<string> DownloadContentAsync(string url)
16.     {
17.         using HttpClient client = new HttpClient();
18.         // 异步地开始下载内容
19.         string content = await client.GetStringAsync(url);
20.         return content;
21.     }
22. }

复制代码

在这个例子中，DownloadContentAsync 是一个异步方法。调用 await DownloadContentAsync(...) 后，Main 方法不会被阻塞，它会开释 CPU，等到下载完成后再继续实行。这种非阻塞模式适合 I/O 麋集型使命。
这里该怎么理解，为什么不会阻塞，举个实际业务的例子，就是微信付出的接口并不马上返回付出效果，这就是没有阻塞线程，线程继续做其他事情，付出效果通过回调接口关照；那么假如不是异步会是什么样的，那就是不停等待微信付出的接口响应，这个时候线程就被阻塞了。异步可以理解成回调，进一步说.Net程序向操作系统读取文件，访问网络，什么时候读到了文件，什么时候网络有了响应再回调给.Net程序，.Net程序再启用线程池的线程继续完成回调后的使命，这也是异步后线程id会改变的原因。
2. 多线程编程（Multithreading Programming）

多线程编程是通过在多个线程上并行实行使命，适用于CPU 麋集型使命，如复杂盘算、数据处置惩罚等。这类操作必要充实利用 CPU 的多焦点能力来同时处置惩罚多个使命。
在 C# 中，多线程编程可以通过 Thread、ThreadPool、Task 等类实现。与异步不同，多线程会创建多个线程来实行不同的使命，这样多个使命可以并发运行。
多线程代码示例

以下是一个使用多线程的示例：

1. using System;
2. using System.Threading;
3. using System.Threading.Tasks;
5. class Program
6. {
7.     static void Main()
8.     {
9.         Console.WriteLine("Starting CPU-intensive tasks...");
11.         // 启动两个并行任务
12.         Task task1 = Task.Run(() => PerformCpuIntensiveTask("Task 1"));
13.         Task task2 = Task.Run(() => PerformCpuIntensiveTask("Task 2"));
15.         // 等待任务完成
16.         Task.WaitAll(task1, task2);
18.         Console.WriteLine("All tasks completed.");
19.     }
21.     static void PerformCpuIntensiveTask(string taskName)
22.     {
23.         Console.WriteLine($"{taskName} started.");
24.         for (int i = 0; i < 1000000000; i++)
25.         {
26.             // 模拟计算任务
27.             double x = Math.Sqrt(i);
28.         }
29.         Console.WriteLine($"{taskName} completed.");
30.     }
31. }

复制代码

在这个例子中，Task.Run 会在 ThreadPool 中创建并启动新的线程来实行 PerformCpuIntensiveTask，这样 Task 1 和 Task 2 就可以并行实行，进步了 CPU 使用服从。
实在无论是时阻塞的耗时照旧复杂盘算的耗时，这两个都是耗时，但是这两个又有很大区别，阻塞的耗时可以通过回调，开释当火线程来解决阻塞的问题，但是复杂盘算的耗时核回调就没有关系了。举个具体点的例子，要盘算一个天文级别的数字，一个人要10天，但是你发现这些数子是可以拆开来分给不同的人盘算，末了把效果加起来就行了。这种环境下使用多线程处置惩罚盘算使命，然后把效果加起来，减少了耗时，同时也进步了cpu的使用率。
总结

• 异步主要用于非阻塞 I/O 操作，让程序在等待 I/O 时开释资源，适合 I/O 麋集型使命。适用于串行使命，不提拔单次耗时，但是对整个程序来说可以提示吞吐量。
  
• 多线程用于让多个使命并行实行，充实利用 CPU 焦点资源，适合 CPU 麋集型使命。之前的单次使命可以拆分给不同使命实行的话可以提拔耗时，通过消耗硬件资源实现并行或者并发提拔服从。
  

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