C# 中的并发和并行

介绍

并发和并行是现代编程中的关键概念，可帮助开发人员创建高效、响应迅速、高性能的应用程序。在 C# 中，这些概念尤其重要，因为该语言对多线程和异步编程提供了强大的支持。本文介绍了 C# 中的并发和并行，包括关键概念、优点和实际示例。

并发

C# 中的并发涉及同时管理多个任务。它允许程序在重叠时间处理多个操作，这对于创建响应式应用程序至关重要。并发是使用多线程和异步编程等技术实现的。

并行性

另一方面，并行是指同时执行多个任务。这通常是通过将问题划分为可以并行处理的较小子问题来实现的，从而利用多个 CPU 内核。并行可以显著提高计算密集型任务的性能。

C# 中并发和并行的关键概念

线程

线程是并发编程中的基本执行单元。在 C# 中，可以使用 System.Threading 命名空间创建和管理线程。

异步编程

C# 中的异步编程主要通过 async 和 await 关键字支持，它们允许方法异步运行，从而更好地利用系统资源并提高响应能力。

并行编程

System.Threading.Tasks 命名空间支持 C# 中的并行编程，其中包括用于创建和管理并行任务的 Parallel 类和任务并行库 (TPL)。

示例

让我们探索一个演示 C# 中的并发性和并行性的示例。我们将创建一个执行两项任务的简单程序：读取文件和执行 CPU 密集型计算。

步骤 1. 设置项目

首先，在您喜欢的开发环境中创建一个新的 C# 控制台应用程序项目。

步骤 2. 使用异步编程实现并发

我们将首先使用异步编程实现并发，以读取文件而不阻塞主线程。

using System;
using System.IO;
using System.Threading.Tasks;class Program
{static async Task Main(string[] args){Console.WriteLine("Starting file read..."); // 开始读取文件...// 启动异步文件读取操作Task<string> readFileTask = ReadFileAsync("example.txt");// 在读取文件的同时执行其他操作for (int i = 0; i < 10; i++){Console.WriteLine($"Doing other work... {i}"); // 执行其他工作... {i}await Task.Delay(500); // 模拟其他工作}// 等待文件读取操作完成string fileContent = await readFileTask;Console.WriteLine($"File content: {fileContent}"); // 文件内容：{fileContent}}static async Task<string> ReadFileAsync(string filePath){using (StreamReader reader = new StreamReader(filePath)){return await reader.ReadToEndAsync(); // 异步读取文件内容直到结束}}
}

步骤 3. 使用 Parallel 类实现并行

接下来，我们将通过使用 Parallel 类并行执行 CPU 密集型计算来演示并行性。

using System;
using System.Threading.Tasks;class Program
{static void Main(string[] args){Console.WriteLine("Starting parallel computation..."); // 开始并行计算...// 执行并行计算Parallel.For(0, 10, i =>{Console.WriteLine($"Processing index {i} on thread {Task.CurrentId}"); // 在线程 {Task.CurrentId} 上处理索引 {i}// 模拟一个CPU密集型任务PerformComputation(i);});Console.WriteLine("Parallel computation completed."); // 并行计算完成。}static void PerformComputation(int index){// 模拟一个CPU密集型计算double result = 0;for (int i = 0; i < 1_000_000; i++){result += Math.Sqrt(i + index);}Console.WriteLine($"Computation result for index {index}: {result}"); // 索引 {index} 的计算结果：{result}}
}