你的位置:首页 > ASP.net教程

[ASP.net教程]说说C# 多线程那些事

我第一次接触“线程”的概念时,觉得它深奥难懂,看了好多本书,花了很长时间才领悟到它的真谛。现在我就以一个初学者的心态,把我所理解的“多线程”描述给大家。这一次是系列文章,比较完整的展示与线程相关的基本概念。希望对初学者有所帮助。

如果你是高手,请你别继续看,会浪费你宝贵的时间。

一、基本概念

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。

前台线程后台线程?

前台线程能阻止应用程序的终结。一直到所有的前台线程终止后,CLR才能关闭应用程序(即卸载承载的应用程序域)。

后台线程(有时也叫守护线程)被CLR认为是程序执行中可做出牺牲的途径,即在任何时候(即使这个线程此时正在执行某项工作)都可能被忽略。因此,如果所有的前台线程终止,当应用程序域卸载时,所以的后台线程也会被自动终止。

 

线程是轻量级进程。一个使用线程的常见实例是现代操作系统中并行编程的实现。使用线程节省了 CPU 周期的浪费,同时提高了应用程序的效率。

二、线程的生命周期

线程生命周期开始于 System.Threading.Thread 类的对象被创建时,结束于线程被终止或完成执行时。

线程生命周期中的各种状态:

未启动状态:当线程实例被创建但 Start 方法未被调用时的状况(将该线程标记为可以运行的状态,但具体执行时间由cpu决定。)。

就绪状态:当线程准备好运行并等待 CPU 周期时的状况。

不可运行状态:下面的几种情况下线程是不可运行的:(已经调用 Sleep 方法,已经调用 Wait 方法,通过 I/O 操作阻塞)

死亡状态:当线程已完成执行或已中止时的状况。

三、线程

1、主线程

进程中第一个被执行的线程称为主线程

using System;using System.Threading;namespace Threading{  class Program  {    static void Main(string[] args)    {      Thread th = Thread.CurrentThread;      th.Name = "MainThread";      Console.WriteLine("This is {0}", th.Name);      Console.ReadKey();    }  }}

输出:This is MainThread

2、线程的创建

using System;using System.Threading;namespace Threading{  class Program  {    public static void Thread1()    {      Console.WriteLine("Thread1 starts");    }    public static void Thread2(object data)    {      Console.WriteLine("Thread2 starts,para:{0}", data.ToString());    }    static void Main(string[] args)    {      var t1 = new Thread(Thread1);      t1.Start();      var t2 = new Thread(Thread2);      t2.Start("thread2");      Console.ReadKey();    }  }}

输入:

Thread1 starts

Thread2 starts,para:thread2

3、线程的管理

sleep()挂起和Abort() 销毁线程

通过抛出 threadabortexception 在运行时中止线程。这个异常不能被捕获,如果有 finally 块,控制会被送至 finally 块

using System;using System.Threading;namespace Threading{  class Program  {    public static void Thread1()    {      Console.WriteLine("Thread1 starts");      Console.WriteLine("Thread1 Paused for 5 seconds");      Thread.Sleep(5000);      Console.WriteLine("Thread1 resumes");    }    static void Main(string[] args)    {      var t1 = new Thread(Thread1);      t1.Start();      Console.ReadKey();    }  }}

线程挂起代码
using System;using System.Threading;namespace Threading{  class Program  {    public static void Thread1()    {      try      {        Console.WriteLine("Thread1 starts");        for (int i = 0; i <= 10; i++)        {          Thread.Sleep(500);          Console.WriteLine(i);        }        Console.WriteLine("Thread1 Completed");      }      catch (ThreadAbortException ex)      {        Console.WriteLine("Thread1 Abort Exception");      }      finally      {        Console.WriteLine("Couldn't catch the Thread1 Exception");      }    }    static void Main(string[] args)    {      //开启子线程      var t1 = new Thread(Thread1);      t1.Start();      //主线程挂起2s      Thread.Sleep(2000);      //终止t1子线程      t1.Abort();      Console.ReadKey();    }  }}

线程销毁代码

销毁代码执行结果:

四、线程池

在多线程程序中,线程把大部分的时间花费在等待状态,等待某个事件发生,然后才能给予响应我们一般用ThreadPool(线程池)来解决;线程平时都处于休眠状态,只是周期性地被唤醒我们使用使用Timer(定时器)来解决。

由于线程的创建和销毁需要耗费一定的开销,过多的使用线程会造成内存资源的浪费,出于对性能的考虑,于是引入了线程池的概念。线程池维护一个请求队列,线程池的代码从队列提取任务,然后委派给线程池的一个线程执行,线程执行完不会被立即销毁,这样既可以在后台执行任务,又可以减少线程创建和销毁所带来的开销。线程池线程默认为后台线程。

代码展示:

using System;using System.Threading;namespace Threading{  class Program  {    public static void Thread1(object data)    {      Console.WriteLine("Thread1 => {0}",data.ToString());    }    static void Main(string[] args)    {      //控制线程数大小      //第一个参数是:线程池中辅助线程的最大数目      //第二个参数是:线程池中异步 I/O 线程的最大数目      ThreadPool.SetMaxThreads(3, 3);      for (int i = 0; i < 10; i++)      {        //ThreadPool是静态类无需实例化,        //ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(Thread1), i);        ThreadPool.QueueUserWorkItem(Thread1, i);      }      Console.WriteLine("Thread1 sleep");      Thread.Sleep(100000);      Console.WriteLine("Thread1 end");      Console.ReadKey();    }  }}

运行结果:

但是为什么最开始输出Thread1 sleep?有时候也会在中间随机输出呢?

其实,线程池的启动和终止不是我们程序所能控制的,线程池中的线程执行完之后是没有返回值的,我们可以用ManualResetEvent通知一个或多个正在等待的线程已发生事件

修改后的代码:

using System;using System.Threading;namespace Threading{  class Program  {    //新建ManualResetEvent对象并且初始化为无信号状态    private static ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);    public static void Thread1(object data)    {      Console.WriteLine("Thread1 => {0}",data.ToString());      if (Convert.ToInt32(data) == 9)      {        mre.Set();      }    }    static void Main(string[] args)    {      //控制线程数大小      //第一个参数是:线程池中辅助线程的最大数目      //第二个参数是:线程池中异步 I/O 线程的最大数目      ThreadPool.SetMaxThreads(3, 3);      for (int i = 0; i < 10; i++)      {        //ThreadPool是静态类无需实例化,        //ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(Thread1), i);        ThreadPool.QueueUserWorkItem(Thread1, i);      }      //阻止当前线程,直到当前 WaitHandle 收到信号为止。       mre.WaitOne(Timeout.Infinite, true);      Console.WriteLine("Thread1 sleep");      Thread.Sleep(100000);      Console.WriteLine("Thread1 end");      Console.ReadKey();    }  }}

输入结果:

 ok,搞定。

 参考资料:

ThreadPool:https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.threading.threadpool.aspx#Y0

ManualResetEvent:https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.threading.manualresetevent.aspx

五、总结

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;

 

六、加关注

如果本文对你有帮助,请点击右下角【好文要顶】和【关注我