async 和 await 出现在C# 5.0之后，给并行编程带来了不少的方便，特别是当在MVC中的Action也变成async之后，有点开始什么都是async的味道了。但是这也给我们编程埋下了一些隐患，有时候可能会产生一些我们自己都不知道怎么产生的Bug，特别是如果连线程基础没有理解的情况下，更不知道如何去处理了。那今天我们就来好好看看这两兄弟和他们的叔叔（Task）爷爷(Thread)们到底有什么区别和特点，本文将会对Thread 到 Task 再到 .NET 4.5的 async和 await，这三种方式下的并行编程作一个概括性的介绍包括：开启线程，线程结果返回，线程中止，线程中的异常处理等。
内容索引
创建线程 线程池 参数 返回值 共享数据 线程安全 锁 Semaphore 异常处理 一个小例子认识async & await await的原形
创建
01.static void Main(){02. new Thread(Go).Start(); // .NET 1.0开始就有的 03. Task.Factory.StartNew(Go); // .NET 4.0 引入了 TPL04. Task.Run(new Action(Go)); // .NET 4.5 新增了一个Run的方法05.}06. 07.public static void Go(){08. Console.WriteLine('我是另一个线程');09.}这里面需要注意的是，创建Thread的实例之后，需要手动调用它的Start方法将其启动。但是对于Task来说，StartNew和Run的同时，既会创建新的线程，并且会立即启动它。
线程池
线程的创建是比较占用资源的一件事情，.NET 为我们提供了线程池来帮助我们创建和管理线程。Task是默认会直接使用线程池，但是Thread不会。如果我们不使用Task，又想用线程池的话，可以使用ThreadPool类。
01.static void Main() {02. Console.WriteLine('我是主线程：Thread Id {0}', Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);03. ThreadPool.QueueUserWorkItem(Go);04. 05. Console.ReadLine();06.}07. 08.public static void Go(object data) {09. Console.WriteLine('我是另一个线程:Thread Id {0}',Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);10.}
传入参数
01.static void Main() {02. new Thread(Go).Start('arg1'); // 没有匿名委托之前，我们只能这样传入一个object的参数03. 04. new Thread(delegate(){ // 有了匿名委托之后...05. GoGoGo('arg1', 'arg2', 'arg3');06. });07. 08. new Thread(() => { // 当然,还有 Lambada09. GoGoGo('arg1','arg2','arg3');10. }).Start();11. 12. Task.Run(() =>{ // Task能这么灵活，也是因为有了Lambda呀。13. GoGoGo('arg1', 'arg2', 'arg3');14. });15.}16. 17.public static void Go(object name){18. // TODO19.}20. 21.public static void GoGoGo(string arg1, string arg2, string arg3){22. // TODO23.}返回值
Thead是不能返回值的，但是作为更高级的Task当然要弥补一下这个功能。
1.static void Main() {2. // GetDayOfThisWeek 运行在另外一个线程中3. var dayName = Task.Run<string>(() => { return GetDayOfThisWeek(); });4. Console.WriteLine('今天是：{0}',dayName.Result);5.}共享数据
上面说了参数和返回值，我们来看一下线程之间共享数据的问题。
01.private static bool _isDone = false; 02.static void Main(){03. new Thread(Done).Start();04. new Thread(Done).Start();05.}06. 07.static void Done(){08. if (!_isDone) {09. _isDone = true; // 第二个线程来的时候，就不会再执行了(也不是绝对的，取决于计算机的CPU数量以及当时的运行情况)10. Console.WriteLine('Done');11. }12.} 
线程之间可以通过static变量来共享数据。
线程安全
我们先把上面的代码小小的调整一下，就知道什么是线程安全了。我们把Done方法中的两句话对换了一下位置 。
01.private static bool _isDone = false; 02.static void Main(){03. new Thread(Done).Start();04. new Thread(Done).Start();05. Console.ReadLine();06.}07. 08.static void Done(){09. if (!_isDone) {10. Console.WriteLine('Done'); // 猜猜这里面会被执行几次？11. _isDone = true; 12. }13.}
上面这种情况不会一直发生，但是如果你运气好的话，就会中奖了。因为第一个线程还没有来得及把_isDone设置成true，第二个线程就进来了，而这不是我们想要的结果，在多个线程下，结果不是我们的预期结果，这就是线程不安全。
锁
要解决上面遇到的问题，我们就要用到锁。锁的类型有独占锁，互斥锁，以及读写锁等，我们这里就简单演示一下独占锁。
01.private static bool _isDone = false;02.private static object _lock = new object();03.static void Main(){04. new Thread(Done).Start();05. new Thread(Done).Start();06. Console.ReadLine();07.}08. 09.static void Done(){10. lock (_lock){11. if (!_isDone){12. Console.WriteLine('Done'); // 猜猜这里面会被执行几次？13. _isDone = true;14. }15. }16.}再我们加上锁之后，被锁住的代码在同一个时间内只允许一个线程访问，其它的线程会被阻塞，只有等到这个锁被释放之后其它的线程才能执行被锁住的代码。
Semaphore 信号量
我实在不知道这个单词应该怎么翻译，从官方的解释来看，我们可以这样理解。它可以控制对某一段代码或者对某个资源访问的线程的数量，超过这个数量之后，其它的线程就得等待，只有等现在有线程释放了之后，下面的线程才能访问。这个跟锁有相似的功能，只不过不是独占的，它允许一定数量的线程同时访问。
01.static SemaphoreSlim _sem = new SemaphoreSlim(3); // 我们限制能同时访问的线程数量是302.static void Main(){03. for (int i = 1; i <= 5; i++) new Thread(Enter).Start(i);04. Console.ReadLine();05.}06. 07.static void Enter(object id){08. Console.WriteLine(id + ' 开始排队...');09. _sem.Wait();10. Console.WriteLine(id + ' 开始执行！'); 11. Thread.Sleep(1000 * (int)id); 12. Console.WriteLine(id + ' 执行完毕，离开！'); 13. _sem.Release();14.} 
在最开始的时候，前3个排队之后就立即进入执行，但是4和5，只有等到有线程退出之后才可以执行。
异常处理
其它线程的异常，主线程可以捕获到么？
01.public static void Main(){02. try{03. new Thread(Go).Start();04. }05. catch (Exception ex){06. // 其它线程里面的异常，我们这里面是捕获不到的。07. Console.WriteLine('Exception!');08. }09.}10.static void Go() { throw null; }那么升级了的Task呢？
01.public static void Main(){02. try{03. var task = Task.Run(() => { Go(); });04. task.Wait(); // 在调用了这句话之后，主线程才能捕获task里面的异常05. 06. // 对于有返回值的Task, 我们接收了它的返回值就不需要再调用Wait方法了07. // GetName 里面的异常我们也可以捕获到08. var task2 = Task.Run(() => { return GetName(); });09. var name = task2.Result;10. }11. catch (Exception ex){12. Console.WriteLine('Exception!');13. }14.}15.static void Go() { throw null; }16.static string GetName() { throw null; }一个小例子认识async & await
01.static void Main(string[] args){02. Test(); // 这个方法其实是多余的, 本来可以直接写下面的方法03. // await GetName() 04. // 但是由于控制台的入口方法不支持async,所有我们在入口方法里面不能 用 await05. 06. Console.WriteLine('Current Thread Id :{0}', Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);07.}08. 09.static async Task Test(){10. // 方法打上async关键字，就可以用await调用同样打上async的方法11. // await 后面的方法将在另外一个线程中执行12. await GetName();13.}14. 15.static async Task GetName(){16. // Delay 方法来自于.net 4.517. await Task.Delay(1000); // 返回值前面加 async 之后，方法里面就可以用await了18. Console.WriteLine('Current Thread Id :{0}', Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);19. Console.WriteLine('In antoher thread.....');20.}
await 的原形
await后的的执行顺序
进入主线程开始执行 调用async方法，返回一个Task，注意这个时候另外一个线程已经开始运行，也就是GetName方法已经开始工作了 另一个线程在获取名称 第3步和第4步是同时进行的，主线程并没有挂起等待 如果另一个线程已经执行完毕，name.IsCompleted=true，主线程仍然不用挂起，直接拿结果就可以了。如果另一个线程还同有执行完毕, name.IsCompleted=false，那么主线程会挂起等待，直到返回结果为止。
只有async方法在调用前才能加await么？
01.static void Main(){02. Test();03. Console.ReadLine();04.}05. 06.static async void Test(){07. Task<string> task = Task.Run(() =>{08. Thread.Sleep(5000);09. return 'Hello World';10. });11. string str = await task; //5 秒之后才会执行这里12. Console.WriteLine(str);13.}答案很明显：await并不是针对于async的方法，而是针对async方法所返回给我们的Task，这也是为什么所有的async方法都必须返回给我们Task。所以我们同样可以在Task前面也加上await关键字，这样做实际上是告诉编译器我需要等这个Task的返回值或者等这个Task执行完毕之后才能继续往下走。
不用await关键字，如何确认Task执行完毕了？
01.static void Main(){02. var task = Task.Run(() =>{03. return GetName();04. });05. 06. task.GetAwaiter().OnCompleted(() =>{07. // 2 秒之后才会执行这里08. var name = task.Result;09. Console.WriteLine('My name is: ' + name);10. });11. 12. Console.WriteLine('主线程执行完毕');13. Console.ReadLine();14.}15. 16.static string GetName(){17. Console.WriteLine('另外一个线程在获取名称');18. Thread.Sleep(2000);19. return 'Jesse';20.}
Task.GetAwaiter()和await Task 的区别？
加上await关键字之后，后面的代码都会被阻塞，直到task执行完毕有返回值的时候才会继续向下执行，这一段时间主线程会处于挂起状态。 GetAwaiter方法会返回一个awaitable的对象（继承了INotifyCompletion.OnCompleted方法）我们只是传递了一个委托进去，等task完成了就会执行这个委托，但是并不会阻塞主线程，下面的代码会立即执行。这也是为什么我们结果里面第一句话会是 “主线程执行完毕”！
Task如何阻塞主线程？
上面的右边是属于没有阻塞的情况，和我们的await仍然有一点差别，那么在获取Task的结果前如何阻塞主线程呢？
01.static void Main(){02. var task = Task.Run(() =>{03. return GetName();04. });05. 06. var name = task.GetAwaiter().GetResult();07. Console.WriteLine('My name is:{0}',name);08. 09. Console.WriteLine('主线程执行完毕');10. Console.ReadLine();11.}12. 13.static string GetName(){14. Console.WriteLine('另外一个线程在获取名称');15. Thread.Sleep(2000);16. return 'Jesse';17.} 
Task.GetAwait()方法会给我们返回一个awaitable的对象，通过调用这个对象的GetResult方法就会阻塞主线程，当然也不是所有的情况都会阻塞。还记得我们Task的特性么？ 在一开始的时候就启动了另一个线程去执行这个Task，当我们调用它的结果的时候如果这个Task已经执行完毕，主线程是不用等待可以直接拿其结果的，如果没有执行完毕那主线程就得挂起等待了。
await 实质是在调用awaitable对象的GetResult方法
01.static async Task Test(){02. Task<string> task = Task.Run(() =>{03. Console.WriteLine('另一个线程在运行！'); // 这句话只会被执行一次04. Thread.Sleep(2000);05. return 'Hello World';06. });07. 08. // 这里主线程会挂起等待，直到task执行完毕我们拿到返回结果09. var result = task.GetAwaiter().GetResult(); 10. // 这里不会挂起等待，因为task已经执行完了，我们可以直接拿到结果11. var result2 = await task; 12. Console.WriteLine(str);13.}