深入學(xué)習(xí)C#多線程
一、基本概念
1、進(jìn)程
首先打開任務(wù)管理器，查看當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程：
從任務(wù)管理器里面可以看到當(dāng)前所有正在運(yùn)行的進(jìn)程。那么究竟什么是進(jìn)程呢？
進(jìn)程（Process）是Windows系統(tǒng)中的一個基本概念，它包含著一個運(yùn)行程序所需要的資源。一個正在運(yùn)行的應(yīng)用程序在操作系統(tǒng)中被視為一個進(jìn)程，進(jìn)程可以包括一個或多個線程。線程是操作系統(tǒng)分配處理器時間的基本單元，在進(jìn)程中可以有多個線程同時執(zhí)行代碼。進(jìn)程之間是相對獨(dú)立的，一個進(jìn)程無法訪問另一個進(jìn)程的數(shù)據(jù)（除非利用分布式計算方式），一個進(jìn)程運(yùn)行的失敗也不會影響其他進(jìn)程的運(yùn)行，Windows系統(tǒng)就是利用進(jìn)程把工作劃分為多個獨(dú)立的區(qū)域的。進(jìn)程可以理解為一個程序的基本邊界。是應(yīng)用程序的一個運(yùn)行例程，是應(yīng)用程序的一次動態(tài)執(zhí)行過程。
2、線程
在任務(wù)管理器里面查詢當(dāng)前總共運(yùn)行的線程數(shù)：
線程（Thread）是進(jìn)程中的基本執(zhí)行單元，是操作系統(tǒng)分配CPU時間的基本單位，一個進(jìn)程可以包含若干個線程，在進(jìn)程入口執(zhí)行的第一個線程被視為這個進(jìn)程的主線程。在.NET應(yīng)用程序中，都是以Main()方法作為入口的，當(dāng)調(diào)用此方法時系統(tǒng)就會自動創(chuàng)建一個主線程。線程主要是由CPU寄存器、調(diào)用棧和線程本地存儲器（Thread Local Storage，TLS）組成的。CPU寄存器主要記錄當(dāng)前所執(zhí)行線程的狀態(tài)，調(diào)用棧主要用于維護(hù)線程所調(diào)用到的內(nèi)存與數(shù)據(jù)，TLS主要用于存放線程的狀態(tài)信息。
二、多線程
多線程的優(yōu)點(diǎn)：可以同時完成多個任務(wù)；可以使程序的響應(yīng)速度更快；可以讓占用大量處理時間的任務(wù)或當(dāng)前沒有進(jìn)行處理的任務(wù)定期將處理時間讓給別的任務(wù)；可以隨時停止任務(wù)；可以設(shè)置每個任務(wù)的優(yōu)先級以優(yōu)化程序性能。
那么可能有人會問：為什么可以多線程執(zhí)行呢？總結(jié)起來有下面兩方面的原因：
1、CPU運(yùn)行速度太快，硬件處理速度跟不上，所以操作系統(tǒng)進(jìn)行分時間片管理。這樣，從宏觀角度來說是多線程并發(fā)的，因?yàn)镃PU速度太快，察覺不到，看起來是同一時刻執(zhí)行了不同的操作。但是從微觀角度來講，同一時刻只能有一個線程在處理。
2、目前電腦都是多核多CPU的，一個CPU在同一時刻只能運(yùn)行一個線程，但是多個CPU在同一時刻就可以運(yùn)行多個線程。
然而，多線程雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是也必須認(rèn)識到多線程可能存在影響系統(tǒng)性能的不利方面，才能正確使用線程。不利方面主要有如下幾點(diǎn)：
- （1）線程也是程序，所以線程需要占用內(nèi)存，線程越多，占用內(nèi)存也越多。
- （2）多線程需要協(xié)調(diào)和管理，所以需要占用CPU時間以便跟蹤線程。
- （3）線程之間對共享資源的訪問會相互影響，必須解決爭用共享資源的問題。
- （4）線程太多會導(dǎo)致控制太復(fù)雜，最終可能造成很多程序缺陷。
當(dāng)啟動一個可執(zhí)行程序時，將創(chuàng)建一個主線程。在默認(rèn)的情況下，C#程序具有一個線程，此線程執(zhí)行程序中以Main方法開始和結(jié)束的代碼，Main（）方法直接或間接執(zhí)行的每一個命令都有默認(rèn)線程（主線程）執(zhí)行，當(dāng)Main（）方法返回時此線程也將終止。
一個進(jìn)程可以創(chuàng)建一個或多個線程以執(zhí)行與該進(jìn)程關(guān)聯(lián)的部分程序代碼。在C#中，線程是使用Thread類處理的，該類在System.Threading命名空間中。使用Thread類創(chuàng)建線程時，只需要提供線程入口，線程入口告訴程序讓這個線程做什么。通過實(shí)例化一個Thread類的對象就可以創(chuàng)建一個線程。創(chuàng)建新的Thread對象時，將創(chuàng)建新的托管線程。Thread類接收一個ThreadStart委托或ParameterizedThreadStart委托的構(gòu)造函數(shù)，該委托包裝了調(diào)用Start方法時由新線程調(diào)用的方法，示例代碼如下：
Thread thread=new Thread(new ThreadStart(method));//創(chuàng)建線程 thread.Start(); //啟動線程
上面代碼實(shí)例化了一個Thread對象，并指明將要調(diào)用的方法method()，然后啟動線程。ThreadStart委托中作為參數(shù)的方法不需要參數(shù)，并且沒有返回值。ParameterizedThreadStart委托一個對象作為參數(shù)，利用這個參數(shù)可以很方便地向線程傳遞參數(shù)，示例代碼如下：
Thread thread=new Thread(new ParameterizedThreadStart(method));//創(chuàng)建線程 thread.Start(3); //啟動線程
創(chuàng)建多線程的步驟：
- 1、編寫線程所要執(zhí)行的方法
- 2、實(shí)例化Thread類，并傳入一個指向線程所要執(zhí)行方法的委托。（這時線程已經(jīng)產(chǎn)生，但還沒有運(yùn)行）
- 3、調(diào)用Thread實(shí)例的Start方法，標(biāo)記該線程可以被CPU執(zhí)行了，但具體執(zhí)行時間由CPU決定
2.1 System.Threading.Thread類
Thread類是是控制線程的基礎(chǔ)類，位于System.Threading命名空間下，具有4個重載的構(gòu)造函數(shù)：
| 名稱 | 說明 |
| Thread(ParameterizedThreadStart) | 初始化 Thread 類的新實(shí)例，指定允許對象在線程啟動時傳遞給線程的委托。要執(zhí)行的方法是有參的。 |
| Thread(ParameterizedThreadStart, Int32) | 初始化 Thread 類的新實(shí)例，指定允許對象在線程啟動時傳遞給線程的委托，并指定線程的最大堆棧大小 |
| Thread(ThreadStart) | 初始化 Thread 類的新實(shí)例。要執(zhí)行的方法是無參的。 |
| Thread(ThreadStart, Int32) | 初始化 Thread 類的新實(shí)例，指定線程的最大堆棧大小。 |
ThreadStart是一個無參的、返回值為void的委托。委托定義如下：
public delegate void ThreadStart()
通過ThreadStart委托創(chuàng)建并運(yùn)行一個線程：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//創(chuàng)建無參的線程
Thread thread1 = new Thread(new ThreadStart(Thread1));
//調(diào)用Start方法執(zhí)行線程
thread1.Start();
Console.ReadKey();
}
/// <summary>
/// 創(chuàng)建無參的方法
/// </summary>
static void Thread1()
{
Console.WriteLine("這是無參的方法");
}
}運(yùn)行結(jié)果
除了可以運(yùn)行靜態(tài)的方法，還可以運(yùn)行實(shí)例方法
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//創(chuàng)建ThreadTest類的一個實(shí)例
ThreadTest test=new ThreadTest();
//調(diào)用test實(shí)例的MyThread方法
Thread thread = new Thread(new ThreadStart(test.MyThread));
//啟動線程
thread.Start();
Console.ReadKey();
}
}
class ThreadTest
{
public void MyThread()
{
Console.WriteLine("這是一個實(shí)例方法");
}
}運(yùn)行結(jié)果：
如果為了簡單，也可以通過匿名委托或Lambda表達(dá)式來為Thread的構(gòu)造方法賦值
static void Main(string[] args)
{
//通過匿名委托創(chuàng)建
Thread thread1 = new Thread(delegate() { Console.WriteLine("我是通過匿名委托創(chuàng)建的線程"); });
thread1.Start();
//通過Lambda表達(dá)式創(chuàng)建
Thread thread2 = new Thread(() => Console.WriteLine("我是通過Lambda表達(dá)式創(chuàng)建的委托"));
thread2.Start();
Console.ReadKey();
}運(yùn)行結(jié)果：
ParameterizedThreadStart是一個有參的、返回值為void的委托，定義如下：
public delegate void ParameterizedThreadStart(Object obj)
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//通過ParameterizedThreadStart創(chuàng)建線程
Thread thread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Thread1));
//給方法傳值
thread.Start("這是一個有參數(shù)的委托");
Console.ReadKey();
}
/// <summary>
/// 創(chuàng)建有參的方法
/// 注意：方法里面的參數(shù)類型必須是Object類型
/// </summary>
/// <param name="obj"></param>
static void Thread1(object obj)
{
Console.WriteLine(obj);
}
}注意：ParameterizedThreadStart委托的參數(shù)類型必須是Object的。如果使用的是不帶參數(shù)的委托，不能使用帶參數(shù)的Start方法運(yùn)行線程，否則系統(tǒng)會拋出異常。但使用帶參數(shù)的委托，可以使用thread.Start()來運(yùn)行線程，這時所傳遞的參數(shù)值為null。
2.2 線程的常用屬性
| 屬性名稱 | 說明 |
|---|---|
| CurrentContext | 獲取線程正在其中執(zhí)行的當(dāng)前上下文。 |
| CurrentThread | 獲取當(dāng)前正在運(yùn)行的線程。 |
| ExecutionContext | 獲取一個 ExecutionContext 對象，該對象包含有關(guān)當(dāng)前線程的各種上下文的信息。 |
| IsAlive | 獲取一個值，該值指示當(dāng)前線程的執(zhí)行狀態(tài)。 |
| IsBackground | 獲取或設(shè)置一個值，該值指示某個線程是否為后臺線程。 |
| IsThreadPoolThread | 獲取一個值，該值指示線程是否屬于托管線程池。 |
| ManagedThreadId | 獲取當(dāng)前托管線程的唯一標(biāo)識符。 |
| Name | 獲取或設(shè)置線程的名稱。 |
| Priority | 獲取或設(shè)置一個值，該值指示線程的調(diào)度優(yōu)先級。 |
| ThreadState | 獲取一個值，該值包含當(dāng)前線程的狀態(tài)。 |
2.2.1 線程的標(biāo)識符
ManagedThreadId是確認(rèn)線程的唯一標(biāo)識符，程序在大部分情況下都是通過Thread.ManagedThreadId來辨別線程的。而Name是一個可變值，在默認(rèn)時候，Name為一個空值 Null，開發(fā)人員可以通過程序設(shè)置線程的名稱，但這只是一個輔助功能。
2.2.2 線程的優(yōu)先級別
當(dāng)線程之間爭奪CPU時間時，CPU按照線程的優(yōu)先級給予服務(wù)。高優(yōu)先級的線程可以完全阻止低優(yōu)先級的線程執(zhí)行。.NET為線程設(shè)置了Priority屬性來定義線程執(zhí)行的優(yōu)先級別，里面包含5個選項(xiàng)，其中Normal是默認(rèn)值。除非系統(tǒng)有特殊要求，否則不應(yīng)該隨便設(shè)置線程的優(yōu)先級別。
| 成員名稱 | 說明 |
|---|---|
| Lowest | 可以將 Thread 安排在具有任何其他優(yōu)先級的線程之后。 |
| BelowNormal | 可以將 Thread 安排在具有 Normal 優(yōu)先級的線程之后，在具有 Lowest 優(yōu)先級的線程之前。 |
| Normal | 默認(rèn)選擇?？梢詫?Thread 安排在具有 AboveNormal 優(yōu)先級的線程之后，在具有 BelowNormal 優(yōu)先級的線程之前。 |
| AboveNormal | 可以將 Thread 安排在具有 Highest 優(yōu)先級的線程之后，在具有 Normal 優(yōu)先級的線程之前。 |
| Highest | 可以將 Thread 安排在具有任何其他優(yōu)先級的線程之前。 |
2.2.3 線程的狀態(tài)
通過ThreadState可以檢測線程是處于Unstarted、Sleeping、Running 等等狀態(tài)，它比 IsAlive 屬性能提供更多的特定信息。
前面說過，一個應(yīng)用程序域中可能包括多個上下文，而通過CurrentContext可以獲取線程當(dāng)前的上下文。
CurrentThread是最常用的一個屬性，它是用于獲取當(dāng)前運(yùn)行的線程。
2.2.4 System.Threading.Thread的方法
Thread 中包括了多個方法來控制線程的創(chuàng)建、掛起、停止、銷毀，以后來的例子中會經(jīng)常使用。
| 方法名稱 | 說明 |
|---|---|
| Abort() | 終止本線程。 |
| GetDomain() | 返回當(dāng)前線程正在其中運(yùn)行的當(dāng)前域。 |
| GetDomainId() | 返回當(dāng)前線程正在其中運(yùn)行的當(dāng)前域Id。 |
| Interrupt() | 中斷處于 WaitSleepJoin 線程狀態(tài)的線程。 |
| Join() | 已重載。 阻塞調(diào)用線程，直到某個線程終止時為止。 |
| Resume() | 繼續(xù)運(yùn)行已掛起的線程。 |
| Start() | 執(zhí)行本線程。 |
| Suspend() | 掛起當(dāng)前線程，如果當(dāng)前線程已屬于掛起狀態(tài)則此不起作用 |
| Sleep() | 把正在運(yùn)行的線程掛起一段時間。 |
線程示例
static void Main(string[] args)
{
//獲取正在運(yùn)行的線程
Thread thread = Thread.CurrentThread;
//設(shè)置線程的名字
thread.Name = "主線程";
//獲取當(dāng)前線程的唯一標(biāo)識符
int id = thread.ManagedThreadId;
//獲取當(dāng)前線程的狀態(tài)
ThreadState state= thread.ThreadState;
//獲取當(dāng)前線程的優(yōu)先級
ThreadPriority priority= thread.Priority;
string strMsg = string.Format("Thread ID:{0}\n" + "Thread Name:{1}\n" +
"Thread State:{2}\n" + "Thread Priority:{3}\n", id, thread.Name,
state, priority);
Console.WriteLine(strMsg);
Console.ReadKey();
}運(yùn)行結(jié)果:
2.3 前臺線程和后臺線程
前臺線程：只有所有的前臺線程都結(jié)束，應(yīng)用程序才能結(jié)束。默認(rèn)情況下創(chuàng)建的線程都是前臺線程
后臺線程：只要所有的前臺線程結(jié)束，后臺線程自動結(jié)束。通過Thread.IsBackground設(shè)置后臺線程。必須在調(diào)用Start方法之前設(shè)置線程的類型，否則一旦線程運(yùn)行，將無法改變其類型。
通過BeginXXX方法運(yùn)行的線程都是后臺線程。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//演示前臺、后臺線程
BackGroundTest background = new BackGroundTest(10);
//創(chuàng)建前臺線程
Thread fThread = new Thread(new ThreadStart(background.RunLoop));
//給線程命名
fThread.Name = "前臺線程";
BackGroundTest background1 = new BackGroundTest(20);
//創(chuàng)建后臺線程
Thread bThread = new Thread(new ThreadStart(background1.RunLoop));
bThread.Name = "后臺線程";
//設(shè)置為后臺線程
bThread.IsBackground = true;
//啟動線程
fThread.Start();
bThread.Start();
}
}
class BackGroundTest
{
private int Count;
public BackGroundTest(int count)
{
this.Count = count;
}
public void RunLoop()
{
//獲取當(dāng)前線程的名稱
string threadName = Thread.CurrentThread.Name;
for (int i = 0; i < Count; i++)
{
Console.WriteLine("{0}計數(shù)：{1}",threadName,i.ToString());
//線程休眠500毫秒
Thread.Sleep(1000);
}
Console.WriteLine("{0}完成計數(shù)",threadName);
}
}運(yùn)行結(jié)果：前臺線程執(zhí)行完，后臺線程未執(zhí)行完，程序自動結(jié)束。
把bThread.IsBackground = true注釋掉，運(yùn)行結(jié)果：主線程執(zhí)行完畢后(Main函數(shù))，程序并未結(jié)束，而是要等所有的前臺線程結(jié)束以后才會結(jié)束。
后臺線程一般用于處理不重要的事情，應(yīng)用程序結(jié)束時，后臺線程是否執(zhí)行完成對整個應(yīng)用程序沒有影響。如果要執(zhí)行的事情很重要，需要將線程設(shè)置為前臺線程。
2.4 線程同步
所謂同步：是指在某一時刻只有一個線程可以訪問變量。
如果不能確保對變量的訪問是同步的，就會產(chǎn)生錯誤。
c#為同步訪問變量提供了一個非常簡單的方式，即使用c#語言的關(guān)鍵字Lock，它可以把一段代碼定義為互斥段，互斥段在一個時刻內(nèi)只允許一個線程進(jìn)入執(zhí)行，而其他線程必須等待。在c#中，關(guān)鍵字Lock定義如下：
Lock(expression)
{
statement_block
}expression代表你希望跟蹤的對象：
- 如果你想保護(hù)一個類的實(shí)例，一般地，你可以使用this；
- 如果你想保護(hù)一個靜態(tài)變量（如互斥代碼段在一個靜態(tài)方法內(nèi)部），一般使用類名就可以了
而statement_block就算互斥段的代碼，這段代碼在一個時刻內(nèi)只可能被一個線程執(zhí)行。
以書店賣書為例
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
BookShop book = new BookShop();
//創(chuàng)建兩個線程同時訪問Sale方法
Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(book.Sale));
Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(book.Sale));
//啟動線程
t1.Start();
t2.Start();
Console.ReadKey();
}
}
class BookShop
{
//剩余圖書數(shù)量
public int num = 1;
public void Sale()
{
int tmp = num;
if (tmp > 0)//判斷是否有書，如果有就可以賣
{
Thread.Sleep(1000);
num -= 1;
Console.WriteLine("售出一本圖書，還剩余{0}本", num);
}
else
{
Console.WriteLine("沒有了");
}
}
}運(yùn)行結(jié)果：
從運(yùn)行結(jié)果可以看出，兩個線程同步訪問共享資源，沒有考慮同步的問題，結(jié)果不正確。
考慮線程同步，改進(jìn)后的代碼：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
BookShop book = new BookShop();
//創(chuàng)建兩個線程同時訪問Sale方法
Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(book.Sale));
Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(book.Sale));
//啟動線程
t1.Start();
t2.Start();
Console.ReadKey();
}
}
class BookShop
{
//剩余圖書數(shù)量
public int num = 1;
public void Sale()
{
//使用lock關(guān)鍵字解決線程同步問題
lock (this)
{
int tmp = num;
if (tmp > 0)//判斷是否有書，如果有就可以賣
{
Thread.Sleep(1000);
num -= 1;
Console.WriteLine("售出一本圖書，還剩余{0}本", num);
}
else
{
Console.WriteLine("沒有了");
}
}
}
}運(yùn)行結(jié)果：
2.5 跨線程訪問
點(diǎn)擊“測試”，創(chuàng)建一個線程，從0循環(huán)到10000給文本框賦值，代碼如下：
private void btn_Test_Click(object sender, EventArgs e)
{
//創(chuàng)建一個線程去執(zhí)行這個方法:創(chuàng)建的線程默認(rèn)是前臺線程
Thread thread = new Thread(new ThreadStart(Test));
//Start方法標(biāo)記這個線程就緒了，可以隨時被執(zhí)行，具體什么時候執(zhí)行這個線程，由CPU決定
//將線程設(shè)置為后臺線程
thread.IsBackground = true;
thread.Start();
}
private void Test()
{
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
this.textBox1.Text = i.ToString();
}
}運(yùn)行結(jié)果：
產(chǎn)生錯誤的原因：textBox1是由主線程創(chuàng)建的，thread線程是另外創(chuàng)建的一個線程，在.NET上執(zhí)行的是托管代碼，C#強(qiáng)制要求這些代碼必須是線程安全的，即不允許跨線程訪問Windows窗體的控件。
解決方案：
1、在窗體的加載事件中，將C#內(nèi)置控件(Control)類的CheckForIllegalCrossThreadCalls屬性設(shè)置為false，屏蔽掉C#編譯器對跨線程調(diào)用的檢查。
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
//取消跨線程的訪問
Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
}使用上述的方法雖然可以保證程序正常運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的功能，但是在實(shí)際的軟件開發(fā)中，做如此設(shè)置是不安全的（不符合.NET的安全規(guī)范），在產(chǎn)品軟件的開發(fā)中，此類情況是不允許的。如果要在遵守.NET安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下，實(shí)現(xiàn)從一個線程成功地訪問另一個線程創(chuàng)建的空間，要使用C#的方法回調(diào)機(jī)制。
2、使用回調(diào)函數(shù)
回調(diào)實(shí)現(xiàn)的一般過程：
C#的方法回調(diào)機(jī)制，也是建立在委托基礎(chǔ)上的，下面給出它的典型實(shí)現(xiàn)過程。
（1）、定義、聲明回調(diào)。
//定義回調(diào) private delegate void DoSomeCallBack(Type para); //聲明回調(diào) DoSomeCallBack doSomaCallBack;
可以看出，這里定義聲明的“回調(diào)”（doSomaCallBack）其實(shí)就是一個委托。
（2）、初始化回調(diào)方法。
doSomeCallBack=new DoSomeCallBack(DoSomeMethod);
所謂“初始化回調(diào)方法”實(shí)際上就是實(shí)例化剛剛定義了的委托，這里作為參數(shù)的DoSomeMethod稱為“回調(diào)方法”，它封裝了對另一個線程中目標(biāo)對象（窗體控件或其他類）的操作代碼。
（3）、觸發(fā)對象動作
Opt obj.Invoke(doSomeCallBack,arg);
其中Opt obj為目標(biāo)操作對象，在此假設(shè)它是某控件，故調(diào)用其Invoke方法。Invoke方法簽名為：
object Control.Invoke(Delegate method,params object[] args);
它的第一個參數(shù)為委托類型，可見“觸發(fā)對象動作”的本質(zhì)，就是把委托doSomeCallBack作為參數(shù)傳遞給控件的Invoke方法，這與委托的使用方式是一模一樣的。
最終作用于對象Opt obj的代碼是置于回調(diào)方法體DoSomeMethod()中的，如下所示：
private void DoSomeMethod(type para)
{
//方法體
Opt obj.someMethod(para);
}如果不用回調(diào)，而是直接在程序中使用“Opt obj.someMethod(para);”，則當(dāng)對象Opt obj不在本線程（跨線程訪問）時就會發(fā)生上面所示的錯誤。
從以上回調(diào)實(shí)現(xiàn)的一般過程可知：C#的回調(diào)機(jī)制，實(shí)質(zhì)上是委托的一種應(yīng)用。在C#網(wǎng)絡(luò)編程中，回調(diào)的應(yīng)用是非常普遍的，有了方法回調(diào)，就可以在.NET上寫出線程安全的代碼了。
使用方法回調(diào)，實(shí)現(xiàn)給文本框賦值：
namespace MultiThreadDemo
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
//定義回調(diào)
private delegate void setTextValueCallBack(int value);
//聲明回調(diào)
private setTextValueCallBack setCallBack;
private void btn_Test_Click(object sender, EventArgs e)
{
//實(shí)例化回調(diào)
setCallBack = new setTextValueCallBack(SetValue);
//創(chuàng)建一個線程去執(zhí)行這個方法:創(chuàng)建的線程默認(rèn)是前臺線程
Thread thread = new Thread(new ThreadStart(Test));
//Start方法標(biāo)記這個線程就緒了，可以隨時被執(zhí)行，具體什么時候執(zhí)行這個線程，由CPU決定
//將線程設(shè)置為后臺線程
thread.IsBackground = true;
thread.Start();
}
private void Test()
{
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
//使用回調(diào)
textBox1.Invoke(setCallBack, i);
}
}
/// <summary>
/// 定義回調(diào)使用的方法
/// </summary>
/// <param name="value"></param>
private void SetValue(int value)
{
this.textBox1.Text = value.ToString();
}
}
}2.6 終止線程
若想終止正在運(yùn)行的線程，可以使用Abort（）方法。
三、同步和異步
同步和異步是對方法執(zhí)行順序的描述。
同步：等待上一行完成計算之后，才會進(jìn)入下一行。
例如：請同事吃飯，同事說很忙，然后就等著同事忙完，然后一起去吃飯。
異步：不會等待方法的完成，會直接進(jìn)入下一行，是非阻塞的。
例如：請同事吃飯，同事說很忙，那同事先忙，自己去吃飯，同事忙完了他自己去吃飯。
下面通過一個例子講解同步和異步的區(qū)別
1、新建一個winform程序，上面有兩個按鈕，一個同步方法、一個異步方法，在屬性里面把輸出類型改成控制臺應(yīng)用程序，這樣可以看到輸出結(jié)果，代碼如下：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
namespace MyAsyncThreadDemo
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
/// <summary>
/// 異步方法
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void btnAsync_Click(object sender, EventArgs e)
{
Console.WriteLine($"***************btnAsync_Click Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
Action<string> action = this.DoSomethingLong;
// 調(diào)用委托(同步調(diào)用)
action.Invoke("btnAsync_Click_1");
// 異步調(diào)用委托
action.BeginInvoke("btnAsync_Click_2",null,null);
Console.WriteLine($"***************btnAsync_Click End {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
}
/// <summary>
/// 同步方法
/// </summary>
/// <param name="sender"></param>
/// <param name="e"></param>
private void btnSync_Click(object sender, EventArgs e)
{
Console.WriteLine($"****************btnSync_Click Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
int j = 3;
int k = 5;
int m = j + k;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
string name = string.Format($"btnSync_Click_{i}");
this.DoSomethingLong(name);
}
}
private void DoSomethingLong(string name)
{
Console.WriteLine($"****************DoSomethingLong {name} Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
long lResult = 0;
for (int i = 0; i < 1000000000; i++)
{
lResult += i;
}
Console.WriteLine($"****************DoSomethingLong {name} End {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")} {lResult}***************");
}
}
}2、啟動程序，點(diǎn)擊同步，結(jié)果如下：
從上面的截圖中能夠很清晰的看出：同步方法是等待上一行代碼執(zhí)行完畢之后才會執(zhí)行下一行代碼。
點(diǎn)擊異步，結(jié)果如下：
從上面的截圖中看出：當(dāng)執(zhí)行到action.BeginInvoke("btnAsync_Click_2",null,null);這句代碼的時候，程序并沒有等待這段代碼執(zhí)行完就執(zhí)行了下面的End，沒有阻塞程序的執(zhí)行。
在剛才的測試中，如果點(diǎn)擊同步，這時winform界面不能拖到，界面卡住了，是因?yàn)橹骶€程(即UI線程)在忙于計算。
點(diǎn)擊異步的時候，界面不會卡住，這是因?yàn)橹骶€程已經(jīng)結(jié)束，計算任務(wù)交給子線程去做。
在仔細(xì)檢查上面兩個截圖，可以看出異步的執(zhí)行速度比同步執(zhí)行速度要快。同步方法執(zhí)行完將近16秒，異步方法執(zhí)行完將近6秒。
在看下面的一個例子，修改異步的方法，也和同步方法一樣執(zhí)行循環(huán)，修改后的代碼如下：
private void btnAsync_Click(object sender, EventArgs e)
{
Console.WriteLine($"***************btnAsync_Click Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
//Action<string> action = this.DoSomethingLong;
//// 調(diào)用委托(同步調(diào)用)
//action.Invoke("btnAsync_Click_1");
//// 異步調(diào)用委托
//action.BeginInvoke("btnAsync_Click_2",null,null);
Action<string> action = this.DoSomethingLong;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
//Thread.Sleep(5);
string name = string.Format($"btnAsync_Click_{i}");
action.BeginInvoke(name, null, null);
}
Console.WriteLine($"***************btnAsync_Click End {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
}結(jié)果如下：
從截圖中能夠看出：同步方法執(zhí)行是有序的，異步方法執(zhí)行是無序的。異步方法無序包括啟動無序和結(jié)束無序。啟動無序是因?yàn)橥粫r刻向操作系統(tǒng)申請線程，操作系統(tǒng)收到申請以后，返回執(zhí)行的順序是無序的，所以啟動是無序的。結(jié)束無序是因?yàn)殡m然線程執(zhí)行的是同樣的操作，但是每個線程的耗時是不同的，所以結(jié)束的時候不一定是先啟動的線程就先結(jié)束。從上面同步方法中可以清晰的看出：btnSync_Click_0執(zhí)行時間耗時不到3秒，而btnSync_Click_1執(zhí)行時間耗時超過了3秒?？梢韵胂篌w育比賽中的跑步，每位運(yùn)動員聽到發(fā)令槍起跑的順序不同，每位運(yùn)動員花費(fèi)的時間不同，最終到達(dá)終點(diǎn)的順序也不同。
總結(jié)一下同步方法和異步方法的區(qū)別：
- 1、同步方法由于主線程忙于計算，所以會卡住界面。
異步方法由于主線程執(zhí)行完了，其他計算任務(wù)交給子線程去執(zhí)行，所以不會卡住界面，用戶體驗(yàn)性好。 - 2、同步方法由于只有一個線程在計算，所以執(zhí)行速度慢。
異步方法由多個線程并發(fā)運(yùn)算，所以執(zhí)行速度快，但并不是線性增長的（資源可能不夠）。多線程也不是越多越好，只有多個獨(dú)立的任務(wù)同時運(yùn)行，才能加快速度。 - 3、同步方法是有序的。
異步多線程是無序的：啟動無序，執(zhí)行時間不確定，所以結(jié)束也是無序的。一定不要通過等待幾毫秒的形式來控制線程啟動/執(zhí)行時間/結(jié)束。
四、回調(diào)
先來看看異步多線程無序的例子：
在界面上新增一個按鈕，實(shí)現(xiàn)代碼如下：
private void btnAsyncAdvanced_Click(object sender, EventArgs e)
{
Console.WriteLine($"****************btnAsyncAdvanced_Click Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
Action<string> action = this.DoSomethingLong;
action.BeginInvoke("btnAsyncAdvanced_Click", null, null);
// 需求：異步多線程執(zhí)行完之后再打印出下面這句
Console.WriteLine($"到這里計算已經(jīng)完成了。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}。");
Console.WriteLine($"****************btnAsyncAdvanced_Click End {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
}運(yùn)行結(jié)果：
從上面的截圖中看出，最終的效果并不是我們想要的效果，而且打印輸出的還是主線程。
既然異步多線程是無序的，那我們有沒有什么辦法可以解決無序的問題呢？辦法當(dāng)然是有的，那就是使用回調(diào)，.NET框架已經(jīng)幫我們實(shí)現(xiàn)了回調(diào)：
BeginInvoke的第二個參數(shù)就是一個回調(diào)，那么AsyncCallback究竟是什么呢？F12查看AsyncCallback的定義：
發(fā)現(xiàn)AsyncCallback就是一個委托，參數(shù)類型是IAsyncResult，明白了AsyncCallback是什么以后，將上面的代碼進(jìn)行如下的改造：
private void btnAsyncAdvanced_Click(object sender, EventArgs e)
{
Console.WriteLine($"****************btnAsyncAdvanced_Click Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
Action<string> action = this.DoSomethingLong;
// 定義一個回調(diào)
AsyncCallback callback = p =>
{
Console.WriteLine($"到這里計算已經(jīng)完成了。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}。");
};
// 回調(diào)作為參數(shù)
action.BeginInvoke("btnAsyncAdvanced_Click", callback, null);
Console.WriteLine($"****************btnAsyncAdvanced_Click End {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
}運(yùn)行結(jié)果：
上面的截圖中可以看出，這就是我們想要的效果，而且打印是子線程輸出的，但是程序究竟是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？我們可以進(jìn)行如下的猜想：
程序執(zhí)行到BeginInvoke的時候，會申請一個基于線程池的線程，這個線程會完成委托的執(zhí)行(在這里就是執(zhí)行DoSomethingLong()方法)，在委托執(zhí)行完以后，這個線程又會去執(zhí)行callback回調(diào)的委托，執(zhí)行callback委托需要一個IAsyncResult類型的參數(shù)，這個IAsyncResult類型的參數(shù)是如何來的呢？鼠標(biāo)右鍵放到BeginInvoke上面，查看返回值：
發(fā)現(xiàn)BeginInvoke的返回值就是IAsyncResult類型的。那么這個返回值是不是就是callback委托的參數(shù)呢？將代碼進(jìn)行如下的修改：
private void btnAsyncAdvanced_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 需求：異步多線程執(zhí)行完之后再打印出下面這句
Console.WriteLine($"****************btnAsyncAdvanced_Click Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
Action<string> action = this.DoSomethingLong;
// 無序的
//action.BeginInvoke("btnAsyncAdvanced_Click", null, null);
IAsyncResult asyncResult = null;
// 定義一個回調(diào)
AsyncCallback callback = p =>
{
// 比較兩個變量是否是同一個
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(p,asyncResult));
Console.WriteLine($"到這里計算已經(jīng)完成了。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}。");
};
// 回調(diào)作為參數(shù)
asyncResult= action.BeginInvoke("btnAsyncAdvanced_Click", callback, null);
Console.WriteLine($"****************btnAsyncAdvanced_Click End {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
}結(jié)果：
這里可以看出BeginInvoke的返回值就是callback委托的參數(shù)。
現(xiàn)在我們可以使用回調(diào)解決異步多線程無序的問題了。
獲取委托異步調(diào)用的返回值
使用EndInvoke可以獲取委托異步調(diào)用的返回值，請看下面的例子：
private void btnAsyncReturnVlaue_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 定義一個無參數(shù)、int類型返回值的委托
Func<int> func = () =>
{
Thread.Sleep(2000);
return DateTime.Now.Day;
};
// 輸出委托同步調(diào)用的返回值
Console.WriteLine($"func.Invoke()={func.Invoke()}");
// 委托的異步調(diào)用
IAsyncResult asyncResult = func.BeginInvoke(p =>
{
Console.WriteLine(p.AsyncState);
},"異步調(diào)用返回值");
// 輸出委托異步調(diào)用的返回值
Console.WriteLine($"func.EndInvoke(asyncResult)={func.EndInvoke(asyncResult)}");
}結(jié)果：
到此這篇關(guān)于深入學(xué)習(xí)C#多線程的文章就介紹到這了。希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
相關(guān)文章
C#使用TcpListener及TcpClient開發(fā)一個簡單的Chat工具實(shí)例
下面小編就為大家分享一篇C#使用TcpListener及TcpClient開發(fā)一個簡單的Chat工具實(shí)例，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧2017-12-12
本文主要列舉出C#文件和目錄操作的一些方法，包括創(chuàng)建、移動、遍歷目錄，讀寫文件等方法，有需要的小伙伴可以學(xué)習(xí)一下。2016-04-04
WPF利用TabControl控件實(shí)現(xiàn)拖拽排序功能
在UI交互中,拖拽操作是一種非常簡單友好的交互,這篇文章主要為大家介紹了WPF如何利用TabControl控件實(shí)現(xiàn)拖拽排序功能,需要的小伙伴可以參考一下2023-10-10
雪花算法表示生成的ID如雪花般獨(dú)一無二,該算法源自Twitter,主要用于解決分布式系統(tǒng)的唯一Id生成問題,本文主要介紹了C#如何利用利用雪花算法實(shí)現(xiàn)生成ID,需要的可以參考下2023-12-12
這篇文章主要介紹了C#獲取局域網(wǎng)MAC地址的簡單實(shí)例，有需要的朋友可以參考一下2013-11-11
C#定時器Timer實(shí)現(xiàn)精確到1-2毫秒以內(nèi)
最近在排查項(xiàng)目OTA的一個問題,觸發(fā)了一毫秒或者2毫秒執(zhí)行一次進(jìn)程間通信的,導(dǎo)致通信阻塞的問題,這樣就需要用到模擬觸發(fā)1ms或者2ms觸發(fā)事件,所以本文給大家介紹了C#?定時器?Timer?如何精確到?1-2?毫秒以內(nèi),需要的朋友可以參考下2024-12-12
C#根據(jù)excel數(shù)據(jù)繪制坐標(biāo)圖的方法
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C#根據(jù)excel數(shù)據(jù)繪制坐標(biāo)圖的方法，文中示例代碼介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2022-02-02
C# wpf Brush轉(zhuǎn)Hex字符串的實(shí)例代碼
這篇文章主要介紹了C# wpf Brush轉(zhuǎn)Hex字符串的實(shí)例代碼，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧2021-01-01
很多初學(xué)者都想把默認(rèn)的C#關(guān)閉按鈕事件弄明白，本文就介紹一下C#窗體關(guān)閉事件，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2021-10-10
這篇文章介紹了C#實(shí)現(xiàn)二叉查找樹的方法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)。對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下2022-06-06