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C#多線程編程詳解

 更新時間:2016年11月24日 09:29:36   作者:阿凡盧  
C#提供了豐富的多線程操作,為編程帶來了極大的便利,但如果使用不當也會帶來各種各樣的麻煩。本篇文章主要介紹了C#多線程,有需要的可以了解一下。

C#提供了豐富的多線程操作,為編程帶來了極大的便利。

一、使用線程的理由

1、可以使用線程將代碼同其他代碼隔離,提高應(yīng)用程序的可靠性。

2、可以使用線程來簡化編碼。

3、可以使用線程來實現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行。

二、基本知識

1、進程與線程:進程作為操作系統(tǒng)執(zhí)行程序的基本單位,擁有應(yīng)用程序的資源,進程包含線程,進程的資源被線程共享,線程不擁有資源。

2、前臺線程和后臺線程:通過Thread類新建線程默認為前臺線程。當所有前臺線程關(guān)閉時,所有的后臺線程也會被直接終止,不會拋出異常。

3、掛起(Suspend)和喚醒(Resume):由于線程的執(zhí)行順序和程序的執(zhí)行情況不可預知,所以使用掛起和喚醒容易發(fā)生死鎖的情況,在實際應(yīng)用中應(yīng)該盡量少用。

4、阻塞線程:Join,阻塞調(diào)用線程,直到該線程終止。

5、終止線程:Abort:拋出 ThreadAbortException 異常讓線程終止,終止后的線程不可喚醒。Interrupt:拋出 ThreadInterruptException 異常讓線程終止,通過捕獲異??梢岳^續(xù)執(zhí)行。

6、線程優(yōu)先級:AboveNormal BelowNormal Highest Lowest Normal,默認為Normal。

三、線程的使用

線程函數(shù)通過委托傳遞,可以不帶參數(shù),也可以帶參數(shù)(只能有一個參數(shù)),可以用一個類或結(jié)構(gòu)體封裝參數(shù)。

namespace Test
{
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(TestMethod));
      Thread t2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(TestMethod));
      t1.IsBackground = true;
      t2.IsBackground = true;
      t1.Start();
      t2.Start("hello");
      Console.ReadKey();
    }

    public static void TestMethod()
    {
      Console.WriteLine("不帶參數(shù)的線程函數(shù)");
    }

    public static void TestMethod(object data)
    {
      string datastr = data as string;
      Console.WriteLine("帶參數(shù)的線程函數(shù),參數(shù)為:{0}", datastr);
    }
  } 
}

四、線程池

由于線程的創(chuàng)建和銷毀需要耗費一定的開銷,過多的使用線程會造成內(nèi)存資源的浪費,出于對性能的考慮,于是引入了線程池的概念。線程池維護一個請求隊列,線程池的代碼從隊列提取任務(wù),然后委派給線程池的一個線程執(zhí)行,線程執(zhí)行完不會被立即銷毀,這樣既可以在后臺執(zhí)行任務(wù),又可以減少線程創(chuàng)建和銷毀所帶來的開銷。

線程池線程默認為后臺線程(IsBackground)。

namespace Test
{
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      //將工作項加入到線程池隊列中,這里可以傳遞一個線程參數(shù)
      ThreadPool.QueueUserWorkItem(TestMethod, "Hello");
      Console.ReadKey();
    }

    public static void TestMethod(object data)
    {
      string datastr = data as string;
      Console.WriteLine(datastr);
    }
  }
}

五、Task類

使用ThreadPool的QueueUserWorkItem()方法發(fā)起一次異步的線程執(zhí)行很簡單,但是該方法最大的問題是沒有一個內(nèi)建的機制讓你知道操作什么時候完成,有沒有一個內(nèi)建的機制在操作完成后獲得一個返回值。為此,可以使用System.Threading.Tasks中的Task類。

構(gòu)造一個Task<TResult>對象,并為泛型TResult參數(shù)傳遞一個操作的返回類型。

namespace Test
{
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      Task<Int32> t = new Task<Int32>(n => Sum((Int32)n), 1000);
      t.Start();
      t.Wait();
      Console.WriteLine(t.Result);
      Console.ReadKey();
    }

    private static Int32 Sum(Int32 n)
    {
      Int32 sum = 0;
      for (; n > 0; --n)
        checked{ sum += n;} //結(jié)果太大,拋出異常
      return sum;
    }
  }
}

一個任務(wù)完成時,自動啟動一個新任務(wù)。

一個任務(wù)完成后,它可以啟動另一個任務(wù),下面重寫了前面的代碼,不阻塞任何線程。

namespace Test
{
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      Task<Int32> t = new Task<Int32>(n => Sum((Int32)n), 1000);
      t.Start();
      //t.Wait();
      Task cwt = t.ContinueWith(task => Console.WriteLine("The result is {0}",t.Result));
      Console.ReadKey();
    }

    private static Int32 Sum(Int32 n)
    {
      Int32 sum = 0;
      for (; n > 0; --n)
        checked{ sum += n;} //結(jié)果溢出,拋出異常
      return sum;
    }
  }
}

六、委托異步執(zhí)行

委托的異步調(diào)用:BeginInvoke() 和 EndInvoke()

namespace Test
{
  public delegate string MyDelegate(object data);
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      MyDelegate mydelegate = new MyDelegate(TestMethod);
      IAsyncResult result = mydelegate.BeginInvoke("Thread Param", TestCallback, "Callback Param");

      //異步執(zhí)行完成
      string resultstr = mydelegate.EndInvoke(result);
    }

    //線程函數(shù)
    public static string TestMethod(object data)
    {
      string datastr = data as string;
      return datastr;
    }

    //異步回調(diào)函數(shù)
    public static void TestCallback(IAsyncResult data)
    {
      Console.WriteLine(data.AsyncState);
    }
  }
}

七、線程同步

1)原子操作(Interlocked):所有方法都是執(zhí)行一次原子讀取或一次寫入操作。

2)lock()語句:避免鎖定public類型,否則實例將超出代碼控制的范圍,定義private對象來鎖定。

3)Monitor實現(xiàn)線程同步

通過Monitor.Enter() 和 Monitor.Exit()實現(xiàn)排它鎖的獲取和釋放,獲取之后獨占資源,不允許其他線程訪問。

還有一個TryEnter方法,請求不到資源時不會阻塞等待,可以設(shè)置超時時間,獲取不到直接返回false。

4)ReaderWriterLock

當對資源操作讀多寫少的時候,為了提高資源的利用率,讓讀操作鎖為共享鎖,多個線程可以并發(fā)讀取資源,而寫操作為獨占鎖,只允許一個線程操作。

5)事件(Event)類實現(xiàn)同步

事件類有兩種狀態(tài),終止狀態(tài)和非終止狀態(tài),終止狀態(tài)時調(diào)用WaitOne可以請求成功,通過Set將時間狀態(tài)設(shè)置為終止狀態(tài)。

①AutoResetEvent(自動重置事件)

②ManualResetEvent(手動重置事件)

6)信號量(Semaphore)

信號量是由內(nèi)核對象維護的int變量,為0時,線程阻塞,大于0時解除阻塞,當一個信號量上的等待線程解除阻塞后,信號量計數(shù)+1。

線程通過WaitOne將信號量減1,通過Release將信號量加1,使用很簡單。

7)互斥體(Mutex)

獨占資源,用法與Semaphore相似。

 8)跨進程間的同步

通過設(shè)置同步對象的名稱就可以實現(xiàn)系統(tǒng)級的同步,不同應(yīng)用程序通過同步對象的名稱識別不同同步對象。

以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。

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