使用任務（TPL）庫是否會使應用程序成為多線程？

Question

最近在接受采訪時，我遇到了這個問題。

問：您是否編寫了多線程應用程序？

答：可以

問：想解釋更多嗎？

答：我使用Tasks （任務並行庫）執行一些任務，例如waiting for some info from internet while loading UI 。 這提高了我的應用程序的可用性。

問：但是，僅使用TPL意味着您編寫了multithreaded應用程序？

我：（不知道怎么說）

那么，到底什么是多線程應用程序？ 與使用Tasks有區別嗎？

Answer 1

任務可以用來表示在多個線程上進行的操作，但不一定必須如此 。 可以編寫僅在單個線程中執行的復雜TPL應用程序。 例如，當您有一個任務代表某個數據的網絡請求時，該任務將不會創建其他線程來實現該目標。 這樣的程序（希望）是異步的，但不一定是多線程的。

並行性在同一時間做很多事情。 這可能是也可能不是多個線程的結果。

讓我們在這里進行類比。

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這是鮑勃做晚飯的方式：

1. 他裝滿一鍋水，煮沸。
2. 然后，他將面食放入水中。
3. 完成后，他將面食瀝干。
4. 他准備醬料。
5. 他把所有調味料放在一個鍋里。
6. 他煮醬汁。
7. 他把醬汁放在意大利面上。
8. 他吃晚餐。

鮑勃在做飯時完全同步烹飪，沒有多線程，異步或並行性。

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這是簡做飯的方法：

1. 她裝滿一鍋水，開始煮沸。
2. 她准備醬料。
3. 她把面食放在沸水中。
4. 她把食材放在鍋里。
5. 她排干意大利面。
6. 她把醬汁放在意大利面上。
7. 她吃晚餐。

簡在烹飪晚餐時利用異步烹飪（沒有任何多線程）來實現並行性。

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以下是Servy烹飪晚餐的方式：

1. 他告訴鮑勃燒開一鍋水，准備好后放入意大利面，然后將其送達意大利面。
2. 他告訴簡為醬汁准備原料，將其煮熟，然后在面食上食用。
3. 他等待鮑勃和簡完成。
4. 他吃晚餐。

Servy利用了多個線程（工作人員），每個線程各自獨立地同步完成工作，但彼此異步工作以實現並行性。

當然，如果我們考慮例如爐子有兩個燃燒器還是只有一個燃燒器，這將變得更加有趣。 如果我們的火爐有兩個燃燒器，那么我們的兩個線程，鮑勃和簡，就能在不互相干擾的情況下完成工作。 他們可能會碰到一點肩膀，或者每個人都時不時嘗試從同一個櫃子里拿東西，所以他們每個人都會放慢一點 ，但幅度不大。 如果他們每個人都需要共享一個爐灶，那么無論何時對方工作時，他們實際上根本無法完成很多工作。 在那種情況下，完成工作實際上不會比讓一個人完全同步地做飯快得多，就像鮑勃獨自一人做的那樣。 在這種情況下，我們正在使用多線程烹飪 ， 但是我們的烹飪不是並行的 。 並非所有的多線程工作實際上都是並行工作 。 這是在具有一個CPU的計算機上運行多個線程時發生的情況。 實際上，您完成工作的速度不會比僅使用一個線程快，因為每個線程只是輪流進行工作。 （這並不意味着多線程程序在一個內核CPU上是沒有意義的，不是，不是，只是使用它們的原因並不是為了提高速度。）

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我們甚至可以考慮使用任務並行庫來考慮這些廚師的工作方式，以了解TPL的用法與以下每種廚師相對應：

因此，首先我們有了bob，只需編寫普通的非TPL代碼並同步進行所有操作即可：

public class Bob : ICook
{
    public IMeal Cook()
    {
        Pasta pasta = PastaCookingOperations.MakePasta();
        Sauce sauce = PastaCookingOperations.MakeSauce();
        return PastaCookingOperations.Combine(pasta, sauce);
    }
}

然后，我們有了Jane，她啟動了兩個不同的異步操作，然后在啟動每個異步操作之后等待它們中的兩個以計算其結果。

public class Jane : ICook
{
    public IMeal Cook()
    {
        Task<Pasta> pastaTask = PastaCookingOperations.MakePastaAsync();
        Task<Sauce> sauceTask = PastaCookingOperations.MakeSauceAsync();
        return PastaCookingOperations.Combine(pastaTask.Result, sauceTask.Result);
    }
}

在此提醒一下，Jane正在使用TPL，並且她並行執行許多工作，但是她僅使用一個線程來完成工作。

然后，我們有Servy，他使用Task.Run創建一個代表在另一個線程中進行工作的任務。 他啟動了兩個不同的工人，讓他們兩個都同時做一些工作，然后等待兩個工人完成。

public class Servy : ICook
{
    public IMeal Cook()
    {
        var bobsWork = Task.Run(() => PastaCookingOperations.MakePasta());
        var janesWork = Task.Run(() => PastaCookingOperations.MakeSauce());
        return PastaCookingOperations.Combine(bobsWork.Result, janesWork.Result);
    }
}

Answer 2

Task是對未來工作的承諾。 當使用它，你可以使用它的I/O based的工作，它不需要你使用多線程的代碼執行是。 一個很好的例子是將HttpClient與C＃5的async/await結合HttpClient ，該功能可進行基於網絡的I / O工作。

但是，您可以利用TPL進行多線程工作。 例如，當使用Task.Run或Task.Factory.Startnew開始一個新的任務，工作被排隊等待你在幕后ThreadPool ，其中TPL抽象了我們，讓您使用多個線程。

使用多個線程的常見情況是當您具有可以同時（並行）完成的CPU綁定工作時。 使用多線程應用程序負有重大責任。

因此，我們看到使用TPL並不一定意味着要使用多個線程，但是您絕對可以利用它來進行多線程處理。

Answer 3

問：但是，僅使用TPL就意味着您編寫了多線程應用程序？

聰明的問題，任務！=多線程，使用TaskCompletionSource可以創建一個可以在單線程（僅UI線程）中執行的Task 。

Task只是對將來可能完成的操作的抽象。 這並不意味着代碼是多線程的。 通常， Task涉及多線程，但不一定總是如此。

並且僅記住TPL知識就不能說您知道多線程。 您需要涵蓋許多概念。

• 線
• 同步原語
• 線程安全
• 異步編程
• 並行編程是TPL的一部分。
• 還有更多...

當然還有Task並行庫。

注意：這不是完整列表，這些只是我的腦袋。

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學習資源：

• 埃里克（Eric）的舊博客
• 埃里克（Eric）的新博客
• Stephen Toub的博客

對於單獨的線程，我建議http://www.albahari.com/threading/

對於視頻教程，我建議使用Pluralsight 。 它已支付，但值得。

最后但並非最不重要的一點：當然可以，它是Stackoverflow 。

Answer 4

我的5分錢：您不必顯式地將線程與Task.Run或Task.Factory.StartNew即可使您的TPL應用程序成為多線程。 考慮一下：

async static Task TestAsync()
{
    Func<Task> doAsync = async () =>
    {
        await Task.Delay(1).ConfigureAwait(false);
        Console.WriteLine(new { Thread.CurrentThread.ManagedThreadId });
    };

    var tasks = Enumerable.Range(0, 10).Select(i => doAsync());
    await Task.WhenAll(tasks);
}

// ...
TestAsync().Wait();

后該代碼await內doAsync是在不同的線程同時執行。 以類似的方式，可以通過異步套接字API， HttpClient ， Stream.ReadAsync或使用線程池（包括IOCP池線程）的任何其他事物來引入並發。

形象地講，每個.NET應用程序都已經是多線程的，因為Framework廣泛使用ThreadPool 。 甚至一個簡單的控制台應用程序也將顯示System.Diagnostics.Process.GetCurrentProcess().Threads.Count多個線程。 您的面試官應該問過您是否編寫了並行 （或並行）代碼。