前言

最近由于工作的需要，一直在使用C#的多線程進(jìn)行開發(fā)，其中也遇到了很多問題，但也都解決了。后來發(fā)覺自己對于線程的知識(shí)和運(yùn)用不是很熟悉，所以將利用幾篇文章來系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)匯總下C#中的多線程開發(fā)。

線程基礎(chǔ)

“進(jìn)程是操作系統(tǒng)分配資源的最小單元，線程是操作系統(tǒng)調(diào)度的最小單元” 這句話應(yīng)該學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的朋友或多或少都聽說過，這在操作系統(tǒng)這門課中是很重要的一個(gè)概念。

在操作系統(tǒng)中可以同時(shí)運(yùn)行很多個(gè)應(yīng)用程序，那么你知道計(jì)算機(jī)是如何分配和調(diào)度這些應(yīng)用程序去使用CPU進(jìn)行工作的嗎？

這里面就牽扯到了進(jìn)程、線程的概念，也就是我們接下來要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

一個(gè)應(yīng)用程序會(huì)有很多個(gè)線程，但是只能有一個(gè)進(jìn)程。也就是說一個(gè)進(jìn)程中可以有很多個(gè)線程。那么這是為什么呢？以前計(jì)算機(jī)只有一個(gè)計(jì)算模塊，每次只能單一的執(zhí)行一個(gè)計(jì)算單元，不能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)計(jì)算任務(wù)?，F(xiàn)在隨著科技的發(fā)展，有了多核CPU，可以一次性執(zhí)行多個(gè)應(yīng)用程序，這樣就實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)。操作系統(tǒng)為了不讓一個(gè)應(yīng)用程序獨(dú)占CPU，導(dǎo)致其余程序掛起等待，不得不設(shè)計(jì)出一種將物理計(jì)算單元分割為一些虛擬的進(jìn)程，并給予每個(gè)執(zhí)行程序一定量的計(jì)算能力。此外，操作系統(tǒng)必須始終能夠優(yōu)先訪問CPU，并能調(diào)整不同程序訪問CPU的優(yōu)先級(jí)(說白了就是典型的以空間換時(shí)間)。

線程正是這一概念的實(shí)現(xiàn)，可以認(rèn)為線程是一個(gè)虛擬的進(jìn)程，用于獨(dú)立運(yùn)行一個(gè)特定的程序。

大量使用線程會(huì)消耗大量的OS資源

那么為什么需要使用線程呢！其實(shí)就是為了在相同的時(shí)間內(nèi)，讓操作系統(tǒng)或CPU干更多的活，那么在C#中線程應(yīng)該如何使用或者說在什么場景下使用呢！

在C#中關(guān)于線程的使用，大多數(shù)時(shí)候是在當(dāng)程序需要處理大量繁瑣、占用資源多、花費(fèi)大量時(shí)間的任務(wù)時(shí)進(jìn)行應(yīng)用，比如訪問數(shù)據(jù)庫，視頻顯示，文件IO操作、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)取?/p>

線程在應(yīng)用程序中可以進(jìn)行如何操作：1、創(chuàng)建線程；2、暫停線程；3、線程等待；4、終止線程。

1、創(chuàng)建線程

通過聲明并實(shí)例化Thread就可以創(chuàng)建線程，它接收方法作為參數(shù)。使用Thread.Start()就可以開啟子線程，讓其去執(zhí)行方法中的內(nèi)容。

        static void Main(string[] args)
        {            
            //新創(chuàng)建的線程中輸出
            Thread oneThread = new Thread(PrintNumber);
            oneThread.Start();

            //主線程中輸出
            PrintNumber();
            Console.ReadKey();
        }

        static void PrintNumber() 
        {
            Console.WriteLine("開始......");
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                Console.WriteLine(i);
            }
        }

可以看到當(dāng)我們在子線程和主線程中同時(shí)輸出PrintNumber()中的內(nèi)容時(shí)，它是亂的隨機(jī)交叉輸出的。

2、暫停線程

暫停線程故名思意就是讓線程暫停，不讓其占用CPU資源，在一直等待，啥時(shí)候取消暫停就恢復(fù)運(yùn)行。在C#中暫停就是讓這個(gè)線程進(jìn)入睡眠狀態(tài)，讓其休眠，不讓其占用系統(tǒng)資源就可以了。

  Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));    //睡眠2s

3、線程等待

線程等待就是多個(gè)線程在處理某個(gè)任務(wù)時(shí)，某個(gè)線程必須等待前一個(gè)線程處理所有數(shù)據(jù)后才可以進(jìn)行執(zhí)行，在這個(gè)期間，這個(gè)線程是阻塞狀態(tài)的。只有前一個(gè)線程完事了，他才可以再繼續(xù)執(zhí)行。

        static void Main(string[] args)
        {            
            //新創(chuàng)建的線程中輸出
            Thread oneThread = new Thread(PrintNumber);
            oneThread.Start();
            oneThread.Join();

            //主線程中輸出
            PrintNumber();
            Console.ReadKey();
        }

也就是說上面的程序主線程必須得等oneThread線程執(zhí)行完P(guān)rintNumber方法后，它才可以執(zhí)行。

4、線程終止

就是線程在執(zhí)行過程中，利用某些操作（Thread.Abort()）可以使其線程立即退出，不進(jìn)行工作了。

        static void Main(string[] args)
        {            
            //新創(chuàng)建的線程中輸出
            Thread oneThread = new Thread(PrintNumber);
            oneThread.Start();

            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(6));
            oneThread.Abort();

            //主線程中輸出
            PrintNumber();
            Console.ReadKey();
        }

上面的程序可以看到，當(dāng)主程序再等待6s后，立即將oneThread線程終止掉。

其實(shí)Abort()方法是給線程注入了ThreadAbortException方法，導(dǎo)致線程被終結(jié)，這其實(shí)很危險(xiǎn)，因?yàn)樵摼€程可能正在處理某些重要的數(shù)據(jù)，比如接收傳輸數(shù)據(jù)等，這樣子就傳遞摧毀了程序，數(shù)據(jù)也就丟失了。還有就是這個(gè)方法不能保證100%終止線程。有時(shí)候有些異常會(huì)被吃掉，我們可以利用某些關(guān)鍵變量在子線程中進(jìn)行控制，從而取消線程的執(zhí)行就可以。

在實(shí)際編碼使用線程的過程中，可以通過oneThread.ThreadState來獲取目前線程的狀態(tài)。有時(shí)候我們也可以手動(dòng)的設(shè)置線程的優(yōu)先級(jí)，設(shè)置為最高的則提前執(zhí)行，但是這個(gè)只是針對于單核CPU時(shí)，目前市面上基本都是多核的了，這種使用場景也就很少了。

一般我們創(chuàng)建的線程都是屬于前臺(tái)線程，通過手動(dòng)設(shè)置ontThread對象的IsBackground屬性為true時(shí)才會(huì)為后臺(tái)線程。通常前臺(tái)線程會(huì)比后臺(tái)線程提前執(zhí)行完。當(dāng)前臺(tái)線程執(zhí)行完成后，程序結(jié)束并且后臺(tái)線程被終結(jié)。進(jìn)程會(huì)等待所有的前臺(tái)線程完成后再結(jié)束工作，但是如果只剩下后臺(tái)線程，進(jìn)程會(huì)直接結(jié)束工作。

C#中的lock關(guān)鍵字

某一個(gè)資源當(dāng)被多個(gè)線程同時(shí)訪問時(shí)，可能這個(gè)資源的某些值對于各個(gè)線程來說會(huì)出問題。如果在某一時(shí)刻，一個(gè)線程是使其遞增，一個(gè)線程是遞減，會(huì)導(dǎo)致其值不唯一，各個(gè)線程拿到的值不對。這種情況就是所謂的競爭條件，競爭條件是多線程環(huán)境中非常常見的導(dǎo)致錯(cuò)誤的原因。

    class PepoleCount 
    {
        int count = 0;
        public void AddCount() 
        {
            ++count;            
        }
        public void DeleteCount() 
        {
            --count;
        }    
    }

比如是上面的程序，當(dāng)兩個(gè)線程同時(shí)訪問這個(gè)PepoleCount類時(shí)，會(huì)導(dǎo)致count變量出現(xiàn)競爭條件。就是每個(gè)線程可能拿到的數(shù)值不是最新的。那么如何辦呢，此時(shí)就需要使用到lock機(jī)制，也就是加鎖。目的是為了當(dāng)一個(gè)線程訪問某個(gè)資源時(shí)，其余線程如果在訪問時(shí)，必須等待當(dāng)前訪問完事后，它才可以訪問。保證了數(shù)據(jù)的有效性。

lock關(guān)鍵字是如果鎖定了一個(gè)對象，需要訪問該對象的所有其他線程則會(huì)處于阻塞狀態(tài)，并等待知道該對象解除鎖定才可以訪問。

    class PepoleCount 
    {
        private readonly object _syncRoot = new object();
        int count = 0;
        public void AddCount() 
        {
            lock(_syncRoot)
            {
                ++count;            
            }            
        }
        public void DeleteCount() 
        {
            lock(_syncRoot)
            {
            --count;
            }
        }    
    }

關(guān)于加鎖這塊還是有很多講究的，不是說每一個(gè)方法，每一個(gè)變量都需要進(jìn)行加鎖，如果頻繁的加鎖會(huì)導(dǎo)致其余線程處于阻塞狀態(tài)，那么也會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序出現(xiàn)嚴(yán)重的性能問題。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于C#多線程開發(fā)實(shí)戰(zhàn)記錄之線程基礎(chǔ)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C#多線程基礎(chǔ)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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