關(guān)于C#線程的全面解析
線程的作用和意義
線程 被定義為程序的執(zhí)行路徑。每個線程都定義了一個獨特的控制流。如果您的應(yīng)用程序涉及到復(fù)雜的和耗時的操作，那么設(shè)置不同的線程執(zhí)行路徑往往是有益的，每個線程執(zhí)行特定的工作。
線程是輕量級進程。一個使用線程的常見實例是現(xiàn)代操作系統(tǒng)中并行編程的實現(xiàn)。使用線程節(jié)省了 CPU 周期的浪費，同時提高了應(yīng)用程序的效率。
到目前為止我們編寫的程序是一個單線程作為應(yīng)用程序的運行實例的單一的過程運行的。但是，這樣子應(yīng)用程序同時只能執(zhí)行一個任務(wù)。為了同時執(zhí)行多個任務(wù)，它可以被劃分為更小的線程。
線程生命周期
線程生命周期開始于 System.Threading.Thread 類的對象被創(chuàng)建時，結(jié)束于線程被終止或完成執(zhí)行時。
下面列出了線程生命周期中的各種狀態(tài)：
- 未啟動狀態(tài)：當(dāng)線程實例被創(chuàng)建但 Start 方法未被調(diào)用時的狀況。
- 就緒狀態(tài)：當(dāng)線程準(zhǔn)備好運行并等待 CPU 周期時的狀況。
- 不可運行狀態(tài)：下面的幾種情況下線程是不可運行的：
- 已經(jīng)調(diào)用 Sleep 方法
- 已經(jīng)調(diào)用 Wait 方法
- 通過 I/O 操作阻塞
- 死亡狀態(tài)：當(dāng)線程已完成執(zhí)行或已中止時的狀況
C#創(chuàng)建線程
在C# 語言中使用線程時首先需要創(chuàng)建線程，在使用 Thread 類的構(gòu)造方法創(chuàng)建其實例時，需要用到 ThreadStart 委托或者 ParameterizedThreadStart 委托創(chuàng)建 Thread 類的實例。ThreadStart 委托只能用于無返回值、無參數(shù)的方法，而ParameterizedThreadStart 委托則可以用于帶參數(shù)的方法。
ThreadStar的方式創(chuàng)建
例子：
using System;
using System.Threading;
namespace MultithreadingApplication
{
class ThreadCreationProgram
{
//線程函數(shù)
public static void CallToChildThread()
{
Console.WriteLine("Child thread starts");
}
static void Main(string[] args)
{
//創(chuàng)建ThreadStart的委托實例
ThreadStart childref = new ThreadStart(CallToChildThread);
Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");
//創(chuàng)建Thread類的實例
Thread childThread = new Thread(childref);
childThread.Start(); //開始一個線程
Console.ReadKey();
}
}
}
運行結(jié)果：
ParameterizedThreadStart
例子：
using System;
using System.Threading;
namespace MultithreadingApplication
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//創(chuàng)建一個線程委托對象
ParameterizedThreadStart pts = new ParameterizedThreadStart(PrintEven);
Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");
// 創(chuàng)建一個線程對象
Thread childThread = new Thread(pts);
childThread.Start(10);
Console.ReadKey();
}
//線程跑的函數(shù)
//打印0~n中的偶數(shù)
private static void PrintEven(Object n)
{
Console.WriteLine("Child thread started");
for(int i=0; i<=(int)n; i+=2) //類型轉(zhuǎn)換
{
Console.WriteLine(i);
}
}
}
}
運行結(jié)果：
C#讓線程休眠一會
using System;
using System.Threading;
namespace MultithreadingApplication
{
class ThreadCreationProgram
{
public static void CallToChildThread()
{
Console.WriteLine("Child thread starts");
int sleepfor = 5000;
Console.WriteLine("Child Thread Paused for {0} seconds", sleepfor / 1000);
Thread.Sleep(sleepfor); //讓線程暫停 單位毫秒
Console.WriteLine("Child thread resumes");
}
static void Main(string[] args)
{
//創(chuàng)建一個線程的委托
ThreadStart childref = new ThreadStart(CallToChildThread);
Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");
//創(chuàng)建線程的實例
Thread childThread = new Thread(childref);
childThread.Start();
Console.ReadKey();
}
}
}
運行結(jié)果：最后一行是5s后才打印出來的
C#銷毀線程
/*
銷毀線程
*/
using System;
using System.Threading;
namespace MultithreadingApplication
{
class ThreadCreationProgram
{
//委托函數(shù)
public static void CallToChildThread()
{
try//引起異常的語句
{
Console.WriteLine("Child thread starts");
for(int counter = 0; counter <= 10; counter++)
{
Thread.Sleep(500);
Console.WriteLine(counter);
}
Console.WriteLine("Child Thread Completed");
}
catch(ThreadAbortException e)//錯誤處理代碼
{
Console.WriteLine("Thread Abort Exception");
}
finally //執(zhí)行的語句
{
Console.WriteLine("Could't catch the Thread Exception");
}
}
static void Main(string[] args)
{
//創(chuàng)建一個線程的委托實例
ThreadStart childref = new ThreadStart(CallToChildThread);
Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");
//創(chuàng)建一個線程對象
Thread childThread = new Thread(childref);
childThread.Start();
//主線程休眠
Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("In Main:Aborting the Child thread");
//在調(diào)用此方法的線程上引發(fā)ThreadAbortException,以開始終止此線程的過程。
//調(diào)用此方法通常會終止線程
childThread.Abort();
Console.ReadKey();
}
}
}
運行結(jié)果：
C#線程優(yōu)先級
在C#中線程的優(yōu)先級使用線程的Priority屬性設(shè)置即可，默認(rèn)的優(yōu)先級是Normal。在設(shè)置優(yōu)先級后，優(yōu)先級高的線程將優(yōu)先執(zhí)行。優(yōu)先級的值通關(guān)ThreadPriority枚舉類型來設(shè)置，從低到高分別為Lowest 、BelowNormal、Normal、 AboveNormal、 Highest。
例子：
using System;
using System.Threading;
namespace MultithreadingApplication
{
class Program
{
//奇數(shù)
public static void PrintOdd()
{
Console.WriteLine("List of odd numbers：");
for (int i = 1; i <= 100; i += 2)
{
Console.Write(i + " ");
}
Console.WriteLine();
}
//偶數(shù)
public static void PrintEven()
{
Console.WriteLine("List of even numbers: ");
for(int i = 0; i<=100; i+=2)
{
Console.Write(i + " ");
}
Console.WriteLine();
}
static void Main(string[] args)
{
//創(chuàng)建線程的委托1
ThreadStart childref1 = new ThreadStart(PrintEven);
Console.WriteLine("In Main: Creating the Child1 thread");
//創(chuàng)建線程1的實例
Thread childThread1 = new Thread(childref1);
//設(shè)置打印偶數(shù)優(yōu)先級為最低
childThread1.Priority = ThreadPriority.Lowest;
//創(chuàng)建線程的委托2
ThreadStart childref2 = new ThreadStart(PrintOdd);
Console.WriteLine("In Main: Creating the Child2 thread");
//創(chuàng)建線程2的實例
Thread childThread2 = new Thread(childref2);
//設(shè)置打印奇數(shù)優(yōu)先級為最高
childThread2.Priority = ThreadPriority.Highest;
childThread1.Start();//偶數(shù) 低
childThread2.Start();//奇數(shù) 高
Console.ReadKey();
}
}
}
運行的結(jié)果：
第一次運行：
第二次：
第三次：
第四次：
小結(jié)：
從上面的運行效果可以看出，由于輸岀奇數(shù)的線程的優(yōu)先級高于輸出偶數(shù)的線程，所以在輸出結(jié)果中優(yōu)先輸出奇數(shù)的次數(shù)會更多。
此外，每次輸出的結(jié)果也不是固定的。通過優(yōu)先級是不能控制線程中的先后執(zhí)行順序的，只能是優(yōu)先級高的線程優(yōu)先執(zhí)行的次數(shù)多而已。
線程狀態(tài)控制的方法包括暫停線程 (Sleep)、中斷線程 (Interrupt)、掛起線程 (Suspend)、喚醒線程 (Resume)、終止線程 (Abort)。
lock:給線程加鎖，保證線程同步
sleep 方法能控制線程的暫停時間，從而改變多個線程之間的先后順序，但每次調(diào)用線程的結(jié)果是隨機的。線程同步的方法是將線程資源共享，允許控制每次執(zhí)行一個線程，并交替執(zhí)行每個線程。在 C# 語言中實現(xiàn)線程同步可以使用 lock 關(guān)鍵字和 Monitor 類、Mutex 類來解決。對于線程同步操作最簡單的一種方式就是使用 lock 關(guān)鍵字，通過 lock 關(guān)鍵字能保證加鎖的線程只有在執(zhí)行完成后才能執(zhí)行其他線程。
lock的語法如下
lock(object)
{
//臨界區(qū)代碼
}
這里 lock 后面通常是一個 Object 類型的值，也可以使用 this 關(guān)鍵字來表示。
最好是在 lock 中使用私有的非靜態(tài)或負(fù)變量或私有的靜態(tài)成員變量，即使用 Private 或 Private static 修飾的成員。
例如：
private Object obj = new Object();
lock (obj)
{
//臨界區(qū)代碼
}
一個更具體的實例
using System;
using System.Threading;
namespace MultithreadingApplication
{
class Program
{
//打印偶數(shù)
public void PrintEven()
{
//lock上鎖保證執(zhí)行完該線程才跑其他線程
lock(this)
{
for(int i=0; i<=10; i+=2)
{
//獲取當(dāng)前線程的名字
Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "--" + i);
}
}
}
//打印奇數(shù)
public void PrintOdd()
{
lock (this)
{
for (int i = 1; i <= 10; i += 2)
{
Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "--" + i);
}
}
}
static void Main(string[] args)
{
//因為下面要用到program類中的非靜態(tài)函數(shù)，所以先創(chuàng)建該類對象
Program program = new Program();
//創(chuàng)建線程1的托管
ThreadStart ts1 = new ThreadStart(program.PrintOdd);
//創(chuàng)建線程1
Thread t1 = new Thread(ts1);
t1.Name = "打印奇數(shù)的線程";
//跑線程1
t1.Start();
ThreadStart ts2 = new ThreadStart(program.PrintEven);
Thread t2 = new Thread(ts2);
t2.Name = "打印偶數(shù)的線程";
t2.Start();
}
}
}
運行結(jié)果：
Monitor：鎖定資源
和lock用法本質(zhì)是一樣的，使用Monitor類鎖定資源的語法如下:
Monitor.Enter(object);
try
{
//臨界區(qū)代碼
}
finally
{
Monitor.Exit(object);
}
這里的object與lock中的object一樣。
具體例子
sing System;
using System.Threading;
namespace MultithreadingApplication
{
class Program
{
public void PrintEven()
{
//在指定對象上獲取排它鎖
Monitor.Enter(this);
try//臨界區(qū)代碼
{
for(int i=0; i<=10; i+=2)
{
Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "--" + i);
}
}
finally
{
//釋放指定對象的排它鎖
Monitor.Exit(this);
}
}
public void PrintOdd()
{
Monitor.Enter(this);
try
{
for(int i=1; i<=10; i+=2)
{
Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "--" + i);
}
}
finally
{
Monitor.Exit(this);
}
}
static void Main(string[] args)
{
//下面創(chuàng)建委托對象時調(diào)用的是Program類的非靜態(tài)方法，
//所先創(chuàng)建一個program對象
Program program = new Program();
//實例化一個委托
ThreadStart ts1 = new ThreadStart(program.PrintOdd);
//創(chuàng)建一個線程
Thread t1 = new Thread(ts1);
//給線程名字賦值
t1.Name = "打印奇數(shù)的線程";
//開跑線程
t1.Start();
ThreadStart ts2 = new ThreadStart(program.PrintEven);
Thread t2 = new Thread(ts2);
t2.Name = "打印偶數(shù)的線程";
t2.Start();
}
}
}
運行結(jié)果：
Monitor 類的用法雖然比 lock 關(guān)鍵字復(fù)雜，但其能添加等待獲得鎖定的超時值，這樣就不會無限期等待獲得對象鎖。使用 TryEnter() 方法可以給它傳送一個超時值，決定等待獲得對象鎖的最長時間。
使用 TryEnter() 方法設(shè)置獲得對象鎖的時間的語法如下：
Monitor.TryEnter(object, 毫秒數(shù) );
Mutex：互斥鎖
Mutex類也是用于線程同步操作的類，當(dāng)多個線程同時訪問一個資源識保證只有一個線程訪問資源。在Mutex類中，WaitOne()方法用于等待資源被釋放，ReleaseMutex()方法用于釋放資源。 WaitOne()方法在等待ReleMutex()方法執(zhí)行后才會結(jié)束。
例子：
using System;
using System.Threading;
namespace MultithreadingApplication
{
class Program
{
//創(chuàng)建一個鎖對象
private static Mutex mutex = new Mutex();
public static void PakingSpace(object num)
{
if(mutex.WaitOne())//等待釋放資源，當(dāng)前資源沒調(diào)用時為true
{
try
{
Console.WriteLine("車牌號{0}的車駛?cè)耄?, num);
Thread.Sleep(1000);//線程休眠一秒
}
finally
{
Console.WriteLine("車牌號{0}的車離開！", num);
mutex.ReleaseMutex(); //釋放鎖資源
}
}
}
static void Main(string[] args)
{
//創(chuàng)建一個委托帶參數(shù)的
ParameterizedThreadStart ts = new ParameterizedThreadStart(PakingSpace);
//創(chuàng)建一個線程
Thread t1 = new Thread(ts);
t1.Start("A123456");
Thread t2 = new Thread(ts);
t2.Start("B00000");
Console.ReadKey();
}
}
}
運行結(jié)果：
以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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