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C#多线程(.pdf)
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2017-08-14
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C#多线程(.pdf)
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C#多线程学习(一) 多线程的相关概念
什么是进程?
当一个程序开始运行时,它就是一个进程,进程包括运行中的程序和程序所使用到的内存和系统资源。
而一个进程又是由多个线程所组成的。
什么是线程?
线程是程序中的一个执行流,每个线程都有自己的专有寄存器(栈指针、程序计数器等),但代码区是共享的,即不
同的线程可以执行同样的函数。
什么是多线程?
多线程是指程序中包含多个执行流,即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务,也就是说允
许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。
多线程的好处:
可以提高 CPU 的利用率。在多线程程序中,一个线程必须等待的时候,CPU 可以运行其它的线程而不是等待,这
样就大大提高了程序的效率。
多线程的不利方面:
线程也是程序,所以线程需要占用内存,线程越多占用内存也越多;
多线程需要协调和管理,所以需要 CPU 时间跟踪线程;
线程之间对共享资源的访问会相互影响,必须解决竞用共享资源的问题;
线程太多会导致控制太复杂,最终可能造成很多 Bug;
接下来将对 C#编程中的多线程机制进行探讨。为了省去创建 GUI 那些繁琐的步骤,更清晰地逼近线程的本质,接
下来的所有程序都是控制台程序,程序最后的 Console.ReadLine()是为了使程序中途停下来,以便看清楚执行过
程中的输出。
任何程序在执行时,至少有一个主线程。
一个直观印象的线程示例:
//SystemThread.cs
using System;
using System.Threading;
namespace ThreadTest
{
class RunIt
{
[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
Thread.CurrentThread.Name="System Thread";//给当前线程起名为"System Thread"
Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name+"'Status:"+Thread.CurrentThread.ThreadStat
e);
Console.ReadLine();
}
}
}
输出如下:
System Thread's Status:Running
在这里,我们通过 Thread 类的静态属性 CurrentThread 获取了当前执行的线程,对其 Name 属性赋值“System
Thread”,最后还输出了它的当前状态(ThreadState)。
所谓静态属性,就是这个类所有对象所公有的属性,不管你创建了多少个这个类的实例,但是类的静态属性在内存
中只有一个。很容易理解 CurrentThread 为什么是静态的——虽然有多个线程同时存在,但是在某一个时刻,CPU
只能执行其中一个。
在程序的头部,我们使用了如下命名空间:
using System;
using System.Threading;
在.net framework class library 中,所有与多线程机制应用相关的类都是放在 System.Threading 命名空间中
的。如果你想在你的应用程序中使用多线程,就必须包含这个类。
我们通过其中提供的 Thread 类来创建和控制线程,ThreadPool 类用于管理线程池等。
(此外还提供解决了线程执行安排,死锁,线程间通讯等实际问题的机制。)
Thread 类有几个至关重要的方法,描述如下:
Start():启动线程;
Sleep(int):静态方法,暂停当前线程指定的毫秒数;
Abort():通常使用该方法来终止一个线程;
Suspend():该方法并不终止未完成的线程,它仅仅挂起线程,以后还可恢复;
Resume():恢复被 Suspend()方法挂起的线程的执行;
C#多线程学习(二) 如何操纵一个线程
下面我们就动手来创建一个线程,使用 Thread 类创建线程时,只需提供线程入口即可。(线程入口使程序知道该
让这个线程干什么事)
在 C#中,线程入口是通过 ThreadStart 代理(delegate)来提供的,你可以把 ThreadStart 理解为一个函数指
针,指向线程要执行的函数,当调用 Thread.Start()方法后,线程就开始执行 ThreadStart 所代表或者说指向的
函数。
打开你的 VS.net,新建一个控制台应用程序(Console Application),编写完全控制一个线程的代码示例:
//ThreadTest.cs
using System;
using System.Threading;
namespace ThreadTest
{
public class Alpha
{
public void Beta()
{
while (true)
{
Console.WriteLine("Alpha.Beta is running in its own thread.");
}
}
};
public class Simple
{
public static int Main()
{
Console.WriteLine("Thread Start/Stop/Join Sample");
Alpha oAlpha = new Alpha();
file://这里创建一个线程,使之执行 Alpha 类的 Beta()方法
Thread oThread = new Thread(new ThreadStart(oAlpha.Beta));
oThread.Start();
while (!oThread.IsAlive)
Thread.Sleep(1);
oThread.Abort();
oThread.Join();
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("Alpha.Beta has finished");
try
{
Console.WriteLine("Try to restart the Alpha.Beta thread");
oThread.Start();
}
catch (ThreadStateException)
{
Console.Write("ThreadStateException trying to restart Alpha.Beta. ");
Console.WriteLine("Expected since aborted threads cannot be restarted.");
Console.ReadLine();
}
return 0;
}
}
}
这段程序包含两个类 Alpha 和 Simple,在创建线程 oThread 时我们用指向 Alpha.Beta()方法的初始化了
ThreadStart 代理(delegate)对象,当我们创建的线程 oThread 调用 oThread.Start()方法启动时,实际上程
序运行的是 Alpha.Beta()方法:
Thread oThread = new Thread(new ThreadStart(oAlpha.Beta));
oThread.Start();
然后在 Main()函数的 while 循环中,我们使用静态方法 Thread.Sleep()让主线程停了 1ms,这段时间 CPU 转向
执行线程 oThread。然后我们试图用 Thread.Abort()方法终止线程 oThread,注意后面的 oThread.Join(),
Thread.Join()方法使主线程等待,直到 oThread 线程结束。你可以给 Thread.Join()方法指定一个 int 型的参数
作为等待的最长时间。之后,我们试图用 Thread.Start()方法重新启动线程 oThread,但是显然 Abort()方法带
来的后果是不可恢复的终止线程,所以最后程序会抛出 ThreadStateException 异常。
主线程 Main()函数
所有线程都是依附于 Main()函数所在的线程的,Main()函数是 C#程序的入口,起始线程可以称之为主线程。
如果所有的前台线程都停止了,那么主线程可以终止,而所有的后台线程都将无条件终止。
所有的线程虽然在微观上是串行执行的,但是在宏观上你完全可以认为它们在并行执行。
Thread.ThreadState 属性
这个属性代表了线程运行时状态,在不同的情况下有不同的值,我们有时候可以通过对该值的判断来设计程序流程。
ThreadState 属性的取值如下:
Aborted:线程已停止;
AbortRequested:线程的 Thread.Abort()方法已被调用,但是线程还未停止;
Background:线程在后台执行,与属性 Thread.IsBackground 有关;
Running:线程正在正常运行;
Stopped:线程已经被停止;
StopRequested:线程正在被要求停止;
Suspended:线程已经被挂起(此状态下,可以通过调用 Resume()方法重新运行);
SuspendRequested:线程正在要求被挂起,但是未来得及响应;
Unstarted:未调用 Thread.Start()开始线程的运行;
WaitSleepJoin:线程因为调用了 Wait(),Sleep()或 Join()等方法处于封锁状态;
上面提到了 Background 状态表示该线程在后台运行,那么后台运行的线程有什么特别的地方呢?其实后台线程
跟前台线程只有一个区别,那就是后台线程不妨碍程序的终止。一旦一个进程所有的前台线程都终止后,CLR(通
用语言运行环境)将通过调用任意一个存活中的后台进程的 Abort()方法来彻底终止进程。
线程的优先级
当线程之间争夺 CPU 时间时,CPU 是按照线程的优先级给予服务的。在 C#应用程序中,用户可以设定 5 个不同
的优先级,由高到低分别是 Highest,AboveNormal,Normal,BelowNormal,Lowest,在创建线程时如果
不指定优先级,那么系统默认为 ThreadPriority.Normal。
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洛丽塔1997
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