c#并行任務(wù)多種優(yōu)化方案分享(異步委托)

2020-01-24 02:57:47

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供稿：網(wǎng)友

遇到一個多線程任務(wù)優(yōu)化的問題，現(xiàn)在解決了，分享如下。

假設(shè)有四個任務(wù)：

任務(wù)1：登陸驗證（CheckUser）

任務(wù)2：驗證成功后從Web服務(wù)獲取數(shù)據(jù)(GetDataFromWeb)

任務(wù)3：驗證成功后從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)(GetDatFromDb)

任務(wù)4：使用2、3的數(shù)據(jù)執(zhí)行一個方法 (StartProcess)

一個比較笨的方法（本人最開始的方法，記為方法1）是直接開啟一個線程，按照順序依次執(zhí)行四個任務(wù)：

復(fù)制代碼代碼如下:

new Thread(delegate
                {
                    CheckUser();
                    GetDatFromDb();//從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)
                    GetDataFromWeb();//web服務(wù)獲取數(shù)據(jù)
                    StartProcess();//執(zhí)行4
                }).Start();

但是仔細(xì)分析需求我們會發(fā)現(xiàn)，任務(wù)2和任務(wù)3并沒有先后區(qū)別，事實(shí)上兩者并無關(guān)聯(lián)，只不過任務(wù)4的執(zhí)行需要任務(wù)2和3都已完成作為條件，所以我們可以再開兩個線程用于執(zhí)行任務(wù)2和任務(wù)3，當(dāng)兩者都執(zhí)行完畢之后，執(zhí)行任務(wù)4。

在這里使用了兩個全局變量用于表示任務(wù)2和任務(wù)3的狀態(tài)。用三個線程分別執(zhí)行任務(wù)2、3、4，其中任務(wù)4一直在循環(huán)監(jiān)聽全局變量的狀態(tài)，確保在2、3都執(zhí)行完畢后才執(zhí)行。

這記為方法2：

復(fù)制代碼代碼如下:

private static volatile bool _m2;//任務(wù)2的標(biāo)志位
 private static volatile bool _m3;//任務(wù)3的標(biāo)志位
 private static void Main(string[] args)
        {
            new Thread(delegate
                {
                    CheckUser();
                    new Thread(delegate
                        {
                             GetDatFromDb();//從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)
                             _m2 = true;//標(biāo)志位置為true
                        }).Start();
                    new Thread(delegate
                        {
                            GetDataFromWeb();//web服務(wù)獲取數(shù)據(jù)
                            _m3 = true;//標(biāo)志位置為true
                        }).Start();
                    new Thread(delegate
                        {
                            while (!(_m3 && _m2))//判斷任務(wù)2和3是否已執(zhí)行完畢
                            {
                                Thread.Sleep(100);
                            }
                            StartProcess();//執(zhí)行任務(wù)4
                            _m2 = true;
                        }).Start();
                }).Start();
          }

以上代碼基本上已經(jīng)可以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)了，但是由于借助了兩個全局變量，盡管在這里不會涉及到同步?jīng)_突的問題，但總覺得很不放心，而且當(dāng)我們需要做擴(kuò)展的時候，比方說在執(zhí)行任務(wù)4之前，我們還需要加載文件內(nèi)的數(shù)據(jù)(GetDataFromFile)，那我們必須再添加一個全局標(biāo)志位，顯得有點(diǎn)麻煩。

事實(shí)上，Thread類本身已經(jīng)擁有對這種情況的完美解決方案――join。

復(fù)制代碼代碼如下:

Thread.Join 方法
在繼續(xù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的 COM 和 SendMessage 消息泵處理期間，阻塞調(diào)用線程，直到某個線程終止為止。

簡單來說，join就是個阻塞方法，在線程1內(nèi)創(chuàng)建線程2，調(diào)用線程2的Join方法，那么線程1將會被阻塞，直到線程2執(zhí)行完畢。運(yùn)用到上面的例子就是，在任務(wù)4內(nèi)創(chuàng)建任務(wù)2和任務(wù)3的線程，調(diào)用任務(wù)2和任務(wù)3的線程的Join方法使任務(wù)4阻塞，直到任務(wù)2和任務(wù)3執(zhí)行完畢，才繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)4。這記為方法3，代碼如下

復(fù)制代碼代碼如下:

private static void Main(string[] args)
        {
            new Thread(delegate
                {
                    CheckUser();
                    new Thread(delegate
                        {
                            Thread task2 = new Thread(delegate
                                {
                                    GetDatFromDb(); //從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)
                                });
                            Thread task3 = new Thread(delegate
                                {
                                    GetDataFromWeb(); //web服務(wù)獲取數(shù)據(jù)
                                });
                            task2.Start();
                            task3.Start();
                            task2.Join();//任務(wù)2阻塞
                            task3.Join();//任務(wù)3阻塞
                            StartProcess(); //執(zhí)行任務(wù)4
                        }).Start();
                }).Start();
        }

這樣便不需要任何標(biāo)志位了。這是最理想的解決方案。

另外還有一種解決方案，使用EventWaitHandle

復(fù)制代碼代碼如下:

EventWaitHandle 類允許線程通過發(fā)出信號和等待信號來互相通信。事件等待句柄（簡稱事件）就是可以通過發(fā)出相應(yīng)的信號來釋放一個或多個等待線程的等待句柄。信號發(fā)出后，可以用手動或自動方式重置事件等待句柄

簡單來說，就是方法2的進(jìn)階版，使用EventWaitHandle控制狀態(tài)，而不再使用While循環(huán)監(jiān)聽，但這里仍舊需要兩個全局的EventWaitHandle對象。該方法記為方法4，代碼如下

復(fù)制代碼代碼如下:

private static EventWaitHandle eventWait1 = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset);//初始化狀態(tài)false;
        private static EventWaitHandle eventWait2 = new EventWaitHandle(false, EventResetMode.AutoReset);//初始化狀態(tài)false;
        private static void Main(string[] args)
        {
            new Thread(delegate
                {
                    CheckUser();
                     new Thread(delegate
                    {
                        GetDatFromDb(); //從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)
                        eventWait1.Set(); //標(biāo)志位置為true
                    }).Start();
                   new Thread(delegate
                    {
                        GetDataFromWeb(); //web服務(wù)獲取數(shù)據(jù)
                        eventWait2.Set(); //標(biāo)志位置為true
                    }).Start();
                    new Thread(delegate
                        {
                            eventWait1.WaitOne();//任務(wù)2阻塞，等待
                            eventWait2.WaitOne();//任務(wù)3阻塞，等待
                            StartProcess(); //執(zhí)行任務(wù)4
                        }).Start();
                }).Start();
        }

上述三個優(yōu)化方案，其實(shí)核心思想都是一樣的，都是通過開啟3個線程分別執(zhí)行2、3、4任務(wù)，其中任務(wù)4被阻塞(while循環(huán)、eventWait.WaitOne,thread.join)，當(dāng)阻塞解除后，繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)4。也就是說，任務(wù)4，其實(shí)是一直在等待任務(wù)2和任務(wù)3的完成。那么，是否有辦法讓任務(wù)2和任務(wù)3主動通知任務(wù)4呢？即，任務(wù)2和任務(wù)3完成后，主動執(zhí)行任務(wù)4。

方法當(dāng)然有：異步委托+回調(diào)函數(shù)

復(fù)制代碼代碼如下:

private static object obj = new object();
private static volatile bool _m2;//任務(wù)2的標(biāo)志位
private static volatile bool _m3;//任務(wù)3的標(biāo)志位

        private static void Main(string[] args)
        {
            CheckUser(); //第一步驗證用戶
            Action step2 = delegate
            {
                GetDatFromDb(); //從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)
                _m2 = true; //標(biāo)志位置為true
            };
            Action step3 = delegate
            {
                GetDataFromWeb(); //web服務(wù)獲取數(shù)據(jù)
                _m3 = true; //標(biāo)志位置為true
            };

            step2.BeginInvoke(delegate
            {
                if (_m2 && _m3) //通過標(biāo)志位判斷2 3是否都已完成
                {
                    lock (obj)//加鎖
                    {
                        _m2 = false;
                        if (_m3)//二重驗證防止兩者同時進(jìn)入
                            StartProcess(); //執(zhí)行4
                    }
                }
            }, null);
            step3.BeginInvoke(delegate
            {
                if (_m2 && _m3) //通過標(biāo)志位判斷2 3是否都已完成
                {
                    lock (obj)
                    {
                        _m3 = false;
                        if (_m2)
                            StartProcess(); //執(zhí)行4
                    }
                }
            }, null);
        }

講解下代碼。首先以委托的方式創(chuàng)建了任務(wù)2和任務(wù)3的委托對象step2和step3。執(zhí)行這兩個委托的異步調(diào)用方法BegInvoke。執(zhí)行BegInvoke，會創(chuàng)建一個新的線程來執(zhí)行step2和step3的方法，同時，在執(zhí)行BeginInvoke的時候還指定了一個回調(diào)函數(shù)

復(fù)制代碼代碼如下:

delegate
            {
                if (_m2 && _m3) //通過標(biāo)志位判斷2 3是否都已完成
                {
                    lock (obj)
                    {
                        _m3 = false;
                        if (_m2)
                            StartProcess(); //執(zhí)行4
                    }
                }
            }

這個函數(shù)會在step2和step3的線程執(zhí)行完畢后被調(diào)用。在這里，我再次使用了標(biāo)志位來判斷step2和step3是否已經(jīng)運(yùn)行完成，同時，為了防止一種特殊情：“step2和step3所執(zhí)行的時間幾乎相等，他們會同時通過if（_m2&&_m3）判斷，進(jìn)而執(zhí)行兩次StartProcess” 在這里加了lock鎖，并且在lock鎖內(nèi)將標(biāo)志位重置+二重判斷（這里可以參考單例模式的雙重鎖定原理），確保StarProcess只會執(zhí)行一次。

如此這般，一個主動通知模式的并行任務(wù)便實(shí)現(xiàn)了，不過，這種實(shí)現(xiàn)方法相較于方法2，實(shí)在太過麻煩，尤其在與并發(fā)處理方面，個人感覺實(shí)用性不太高。

另外，還可以使用觀察者模式實(shí)現(xiàn)異步委托+回調(diào)函數(shù)的效果。

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