C#多線程編程簡述

2019-11-17 03:59:39

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供稿：網(wǎng)友

NET將關(guān)于多線程的功能定義在System.Threading名字空間中。因此，要使用多線程，必須先聲明引用此名字空間（using System.Threading;）。

a.啟動線程
顧名思義，“啟動線程”就是新建并啟動一個線程的意思，如下代碼可實現(xiàn)：
Thread thread1 = new Thread(new ThreadStart( Count));
其中的 Count 是將要被新線程執(zhí)行的函數(shù)。
b.殺死線程
“殺死線程”就是將一線程斬草除根，為了不白費力氣，在殺死一個線程前最好先判斷它是否還活著（通過 IsAlive 屬性），然后就可以調(diào)用 Abort 方法來殺死此線程。
c.暫停線程
它的意思就是讓一個正在運行的線程休眠一段時間。如 thread.Sleep(1000); 就是讓線程休眠1秒鐘。
d.優(yōu)先級
這個用不著解釋了。Thread類中hreadPRiority屬性，它用來設置優(yōu)先級，但不能保證操作系統(tǒng)會接受該優(yōu)先級。一個線程的優(yōu)先級可分為5種：Normal, AboveNormal, BelowNormal, Highest, Lowest。具體實現(xiàn)例子如下:
thread.Priority = ThreadPriority.Highest;
e.掛起線程
Thread類的Suspend方法用來掛起線程，直到調(diào)用Resume，此線程才可以繼續(xù)執(zhí)行。如果線程已經(jīng)掛起，那就不會起作用。
if (thread.ThreadState = ThreadState.Running)
{
thread.Suspend();
}
f.恢復線程
用來恢復已經(jīng)掛起的線程，以讓它繼續(xù)執(zhí)行，如果線程沒掛起，也不會起作用。
if (thread.ThreadState = ThreadState.Suspended)
{
thread.Resume();
}

下面將列出一個例子，以說明簡單的線程處理功能。此例子來自于幫助文檔。
using System;
using System.Threading;

// Simple threading scenario: Start a static method running
// on a second thread.
public class ThreadExample {
// The ThreadProc method is called when the thread starts.
// It loops ten times, writing to the console and yielding
// the rest of its time slice each time, and then ends.
public static void ThreadProc() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Console.WriteLine("ThreadProc: {0}", i);
// Yield the rest of the time slice.
Thread.Sleep(0);
}
}

public static void Main() {
Console.WriteLine("Main thread: Start a second thread.");
// The constructor for the Thread class requires a ThreadStart
// delegate that represents the method to be executed on the
// thread. C# simplifies the creation of this delegate.
Thread t = new Thread(new ThreadStart(ThreadProc));
// Start ThreadProc. On a uniprocessor, the thread does not get
// any processor time until the main thread yields. Uncomment
// the Thread.Sleep that follows t.Start() to see the difference.
t.Start();
//Thread.Sleep(0);

for (int i = 0; i < 4; i++) {
Console.WriteLine("Main thread: Do some work.");
Thread.Sleep(0);
}

Console.WriteLine("Main thread: Call Join(), to wait until ThreadProc ends.");
t.Join();
Console.WriteLine("Main thread: ThreadProc.Join has returned. Press Enter to end program.");
Console.ReadLine();
}
}

此代碼產(chǎn)生的輸出類似如下內(nèi)容：
Main thread: Start a second thread.
Main thread: Do some work.
ThreadProc: 0
Main thread: Do some work.
ThreadProc: 1
Main thread: Do some work.
ThreadProc: 2
Main thread: Do some work.
ThreadProc: 3
Main thread: Call Join(), to wait until ThreadProc ends.
ThreadProc: 4
ThreadProc: 5
ThreadProc: 6
ThreadProc: 7
ThreadProc: 8
ThreadProc: 9
Main thread: ThreadProc.Join has returned. Press Enter to end program.

     在Visul C#中System.Threading 命名空間提供一些使得可以進行多線程編程的類和接口，其中線程的創(chuàng)建有以下三種方法：Thread、ThreadPool、Timer。下面就它們的使用方法逐個作一簡單介紹。

一、Thread
      這也許是最復雜的方法，但它提供了對線程的各種靈活控制。首先你必須使用它的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個線程實例，它的參數(shù)比較簡單，只有一個ThreadStart 委托：public Thread(ThreadStart start);然后調(diào)用Start()啟動它，當然你可以利用它的Priority屬性來設置或獲得它的運行優(yōu)先級(enum ThreadPriority： Normal、 Lowest、 Highest、 BelowNormal、 AboveNormal)。
      下例首先生成了兩個線程實例t1和t2，然后分別設置它們的優(yōu)先級，接著啟動兩線程(兩線程基本一樣，只不過它們輸出不一樣，t1為“1”，t2為“2”，根據(jù)它們各自輸出字符個數(shù)比可大致看出它們占用CPU時間之比,這也反映出了它們各自的優(yōu)先級)。
static void Main(string[] args)
{
   Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(Thread1));
   Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(Thread2));

   t1.Priority = ThreadPriority.BelowNormal ;
   t2.Priority = ThreadPriority.Lowest ;
           t1.Start();
      t2.Start();
   }
public static void Thread1()
{
   for (int i = 1; i < 1000; i++)
   {//每運行一個循環(huán)就寫一個“1”
     dosth();
    Console.Write("1");
   }
   }
public static void Thread2()
{
   for (int i = 0; i < 1000; i++)
   {//每運行一個循環(huán)就寫一個“2”
    dosth();
    Console.Write("2");
   }
}
public static void dosth()
{//用來模擬復雜運算
   for (int j = 0; j < 10000000; j++)
   {
    int a=15;
    a = a*a*a*a;
   }
}
以上程序運行結(jié)果為：
11111111111111111111111111111111111111111121111111111111111111111111111111111111111112
11111111111111111111111111111111111111111121111111111111111111111111111111111111111112
11111111111111111111111111111111111111111121111111111111111111111111111111111111111112

從以上結(jié)果我們可以看出，t1線程所占用CPU的時間遠比t2的多，這是因為t1的優(yōu)先級比t2的高，若我們把t1和t2的優(yōu)先級都設為Normal，結(jié)果見下圖：
121211221212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121
212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212
121212121212121212
        從上例我們可看出，它的構(gòu)造類似于win32的工作線程，但更加簡單，只需把線程要調(diào)用的函數(shù)作為委托，然后把委托作為參數(shù)構(gòu)造線程實例即可。當調(diào)用Start()啟動后，便會調(diào)用相應的函數(shù)，從那函數(shù)第一行開始執(zhí)行。
      接下來我們結(jié)合線程的ThreadState屬性來了解線程的控制。ThreadState是一個枚舉類型，它反映的是線程所處的狀態(tài)。當一個Thread實例剛創(chuàng)建時，它的ThreadState是Unstarted；當此線程被調(diào)用Start()啟動之后，它的ThreadState是 Running;　在此線程啟動之后，如果想讓它暫停(阻塞)，可以調(diào)用Thread.Sleep() 方法，它有兩個重載方法(Sleep(int )、Sleep(Timespan ))，只不過是表示時間量的格式不同而已，當在某線程內(nèi)調(diào)用此函數(shù)時，它表示此線程將阻塞一段時間(時間是由傳遞給 Sleep 的毫秒數(shù)或Timespan決定的，但若參數(shù)為0則表示掛起此線程以使其它線程能夠執(zhí)行，指定 Infinite 以無限期阻塞線程)，此時它的ThreadState將變?yōu)閃aitSleepJoin，另外值得注意一點的是Sleep()函數(shù)被定義為了static？! 這也意味著它不能和某個線程實例結(jié)合起來用，也即不存在類似于t1.Sleep(10)的調(diào)用！正是如此，Sleep()函數(shù)只能由需“Sleep”的線程自己調(diào)用，不允許其它線程調(diào)用，正如when to Sleep是個人私事不能由它人決定。但是當某線程處于WaitSleepJoin狀態(tài)而又不得不喚醒它時，可使用Thread.Interrupt 方法，它將在線程上引發(fā)ThreadInterruptedException，下面我們先看一個例子(注意Sleep的調(diào)用方法)：
static void Main(string[] args)
{
   Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(Thread1));
    t1.Start();
      t1.Interrupt ();
     E.WaitOne ();
     t1.Interrupt ();
          t1.Join();
          Console.WriteLine(“t1 is end”);
}
static AutoResetEvent E = new AutoResetEvent(false);
public static void Thread1()
{
   try
   {//從參數(shù)可看出將導致休眠
    Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
   }
   catch(System.Threading.ThreadInterruptedException e)
   {//中斷處理程序
    Console.WriteLine (" 1st interrupt");
   }
     E.Set ();
   try
   {// 休眠
    Thread.Sleep(Timeout.Infinite );
   }
   catch(System.Threading.ThreadInterruptedException e)
   {
     Console.WriteLine (" 2nd interrupt");
   }//暫停10秒
           Thread.Sleep (10000);
        }
運行結(jié)果為：1st interrupt
                  2nd interrupt
                  (10s后)t1 is end

從上例我們可以看出Thread.Interrupt方法可以把程序從某個阻塞(WaitSleepJoin)狀態(tài)喚醒進入對應的中斷處理程序，然后繼續(xù)往下執(zhí)行(它的ThreadState也變?yōu)镽unning)，此函數(shù)的使用必須注意以下幾點：
      1、此方法不僅可喚醒由Sleep導致的阻塞，而且對一切可導致線程進入WaitSleepJoin狀態(tài)的方法(如Wait和Join)都有效。如上例所示, 使用時要把導致線程阻塞的方法放入try塊內(nèi)，并把相應的中斷處理程序放入catch塊內(nèi)。
      2、對某一線程調(diào)用Interrupt, 如它正處于WaitSleepJoin狀態(tài), 則進入相應的中斷處理程序執(zhí)行，若此時它不處于WaitSleepJoin狀態(tài)，則它后來進入此狀態(tài)時，將被立即中斷。若在中斷前調(diào)用幾次Interrupt，只有第一次調(diào)用有效, 這正是上例我用同步的原因，這樣才能確保第二次調(diào)用Interrupt在第一個中斷后調(diào)用，否則的話可能導致第二次調(diào)用無效(若它在第一個中斷前調(diào)用)。你可以把同步去掉試試，其結(jié)果很可能是：   1st interrupt
      上例還用了另外兩個使線程進入WaitSleepJoin狀態(tài)的方法：利用同步對象和Thread.Join方法。Join方法的使用比較簡單，它表示在調(diào)用此方法的當前線程阻塞直至另一線程(此例中是t1)終止或者經(jīng)過了指定的時間為止(若它還帶了時間量參數(shù))，當兩個條件(若有)任一出現(xiàn)，它立即結(jié)束WaitSleepJoin狀態(tài)進入Running狀態(tài)(可根據(jù).Join方法的返回值判斷為何種條件，為true，則是線程終止;false則是時間到)。線程的暫停還可用Thread.Suspend方法，當某線程處于Running狀態(tài)時對它調(diào)用Suspend方法，它將進入SuspendRequested狀態(tài)，但它并不會被立即掛起，直到線程到達安全點之后它才可以將該線程掛起，此時它將進入Suspended狀態(tài)。如對一個已處于Suspended的線程調(diào)用則無效，要恢復運行只需調(diào)用Thread.Resume即可。
      最后我們談的是線程的銷毀，我們可以對需銷毀的線程調(diào)用Abort方法，它會在此線程上引發(fā)ThreadAbortException。我們可把線程內(nèi)的一些代碼放入try塊內(nèi)，并把相應處理代碼放入相應的catch塊內(nèi)，當線程正執(zhí)行try塊內(nèi)代碼時如被調(diào)用Abort，它便會跳入相應的catch塊內(nèi)執(zhí)行，執(zhí)行完catch快內(nèi)的代碼后它將終止(若catch塊內(nèi)執(zhí)行了ResetAbort則不同了：它將取消當前Abort請求，繼續(xù)向下執(zhí)行。所以如要確保某線程終止的最好用Join，如上例)。

二、ThreadPool
線程池(ThreadPool)是一種相對較簡單的方法，它適應于一些需要多個線程而又較短任務(如一些常處于阻塞狀態(tài)的線程) ，它的缺點是對創(chuàng)建的線程不能加以控制，也不能設置其優(yōu)先級。由于每個進程只有一個線程池，當然每個應用程序域也只有一個線程池(對線)，所以你將發(fā)現(xiàn)ThreadPool類的成員函數(shù)都為static！當你首次調(diào)用ThreadPool.QueueUserWorkItem、ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject等，便會創(chuàng)建線程池實例。下面就線程池當中的兩函數(shù)作一介紹：
public static bool QueueUserWorkItem( //調(diào)用成功則返回true
WaitCallback callBack,//要創(chuàng)建的線程調(diào)用的委托
        object state //傳遞給委托的參數(shù)
)//它的另一個重載函數(shù)類似,只是委托不帶參數(shù)而已
此函數(shù)的作用是把要創(chuàng)建的線程排隊到線程池，當線程池的可用線程數(shù)不為零時(線程池有創(chuàng)建線程數(shù)的限制，缺身值為25)，便創(chuàng)建此線程，否則就排隊到線程池等到它有可用的線程時才創(chuàng)建。
public static RegisteredWaitHandle RegisterWaitForSingleObject(
   WaitHandle waitObject,// 要注冊的 WaitHandle
   WaitOrTimerCallback callBack,// 線程調(diào)用的委托
   object state,//傳遞給委托的參數(shù)
   int TimeOut,//超時，單位為毫秒，
   bool executeOnlyOnce file://是否只執(zhí)行一次
);
public delegate void WaitOrTimerCallback(
   object state,//也即傳遞給委托的參數(shù)
   bool timedOut//true表示由于超時調(diào)用，反之則因為waitObject
);
      此函數(shù)的作用是創(chuàng)建一個等待線程，一旦調(diào)用此函數(shù)便創(chuàng)建此線程，在參數(shù)waitObject變?yōu)榻K止狀態(tài)或所設定的時間TimeOut到了之前，它都處于“阻塞”狀態(tài)，值得注意的一點是此“阻塞”與Thread的WaitSleepJoin狀態(tài)有很大的不同：當某Thread處于WaitSleepJoin狀態(tài)時CPU會定期的喚醒它以輪詢更新狀態(tài)信息，然后再次進入WaitSleepJoin狀態(tài)，線程的切換可是很費資源的；而用此函數(shù)創(chuàng)建的線程則不同，在觸發(fā)它運行之前，CPU不會切換到此線程，它既不占用CPU的時間又不浪費線程切換時間，但CPU又如何知道何時運行它？實際上線程池會生成一些輔助線程用來監(jiān)視這些觸發(fā)條件，一旦達到條件便啟動相應的線程，當然這些輔助線程本身也占用時間，但是如果你需創(chuàng)建較多的等待線程時，使用線程池的優(yōu)勢就越加明顯。見下例：
static AutoResetEvent ev=new AutoResetEvent(false);
public static int Main(string[] args)
{ ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject(
      ev,
      new WaitOrTimerCallback(WaitThreadFunc),
      4,
      2000,
      false//表示每次完成等待操作后都重置計時器，直到注銷等待
      );
ThreadPool.QueueUserWorkItem (new WaitCallback (ThreadFunc),8);
Thread.Sleep (10000);
   return 0;
}
    public static void ThreadFunc(object b)
{ Console.WriteLine ("the object is {0}",b);
for(int i=0;i<2;i++)
{ Thread.Sleep (1000);
   ev.Set();
}
}
public static void WaitThreadFunc(object b,bool t)
{ Console.WriteLine ("the object is {0},t is {1}",b,t);
    }
其運行結(jié)果為：
the object is 8
the object is 4,t is False
the object is 4,t is False
the object is 4,t is True
the object is 4,t is True
the object is 4,t is True
      從以上結(jié)果我們可以看出線程ThreadFunc運行了1次，而WaitThreadFunc運行了5次。我們可以從WaitOrTimerCallback中的bool t參數(shù)判斷啟動此線程的原因：t為false，則表示由于waitObject，否則則是由于超時。另外我們也可以通過object b向線程傳遞一些參數(shù)。

3、Timer
      它適用于需周期性調(diào)用的方法，它不在創(chuàng)建計時器的線程中運行，它在由系統(tǒng)自動分配的單獨線程中運行。這和Win32中的SetTimer方法類似。它的構(gòu)造為：
public Timer(
   TimerCallback callback,//所需調(diào)用的方法
   object state,//傳遞給callback的參數(shù)
   int dueTime,//多久后開始調(diào)用callback
   int period//調(diào)用此方法的時間間隔
); // 如果 dueTime 為0，則 callback 立即執(zhí)行它的首次調(diào)用。如果 dueTime 為 Infinite，則 callback 不調(diào)用它的方法。計時器被禁用，但使用 Change 方法可以重新啟用它。如果 period 為0或 Infinite，并且 dueTime 不為 Infinite，則 callback 調(diào)用它的方法一次。計時器的定期行為被禁用，但使用 Change 方法可以重新啟用它。如果 period 為零 (0) 或 Infinite，并且 dueTime 不為 Infinite，則 callback 調(diào)用它的方法一次。計時器的定期行為被禁用，但使用 Change 方法可以重新啟用它。
      在創(chuàng)建計時器之后若想改變它的period和dueTime，我們可以通過調(diào)用Timer的Change方法來改變：
public bool Change(
   int dueTime,
   int period
);//顯然所改變的兩個參數(shù)對應于Timer中的兩參數(shù)
public static int   Main(string[] args)
{
Console.WriteLine ("period is 1000");
Timer tm=new Timer (new TimerCallback (TimerCall),3,1000,1000);
Thread.Sleep (2000);
Console.WriteLine ("period is 500");
tm.Change (0,800);
Thread.Sleep (3000);
return 0;
   }
public static void TimerCall(object b)
{
Console.WriteLine ("timercallback; b is {0}",b);
}
其運行結(jié)果為：
period is 1000
timercallback;b is 3
timercallback;b is 3
period is 500
timercallback;b is 3
timercallback;b is 3
timercallback;b is 3
timercallback;b is 3

總結(jié)
      從以上的簡單介紹，我們可以看出它們各自使用的場合：Thread適用于那些需對線程進行復雜控制的場合；ThreadPool適應于一些需要多個線程而又較短任務(如一些常處于阻塞狀態(tài)的線程)；Timer則適用于那些需周期性調(diào)用的方法。只要我們了解了它們的使用特點，我們就可以很好的選擇合適的方法。

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