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C#多线程开发-线程基础 01

最近由于工作的需要,一直在使用C#的多线程进行开发,其中也遇到了很多问题,但也都解决了。后来发觉自己对于线程的知识和运用不是很熟悉,所以将利用几篇文章来系统性的学习汇总下C#中的多线程开发。

线程基础

“进程是操作系统分配资源的最小单元,线程是操作系统调度的最小单元” 这句话应该学习计算机的朋友或多或少都听说过,这在操作系统这门课中是很重要的一个概念。

在操作系统中可以同时运行很多个应用程序,那么你知道计算机是如何分配和调度这些应用程序去使用CPU进行工作的吗?

这里面就牵扯到了进程、线程的概念,也就是我们接下来要学习的内容。

一个应用程序会有很多个线程,但是只能有一个进程。也就是说一个进程中可以有很多个线程。那么这是为什么呢?以前计算机只有一个计算模块,每次只能单一的执行一个计算单元,不能同时执行多个计算任务。现在随着科技的发展,有了多核CPU,可以一次性执行多个应用程序,这样就实现了多任务。操作系统为了不让一个应用程序独占CPU,导致其余程序挂起等待,不得不设计出一种将物理计算单元分割为一些虚拟的进程,并给予每个执行程序一定量的计算能力。此外,操作系统必须始终能够优先访问CPU,并能调整不同程序访问CPU的优先级(说白了就是典型的以空间换时间)。

线程正是这一概念的实现,可以认为线程是一个虚拟的进程,用于独立运行一个特定的程序。

大量使用线程会消耗大量的OS资源

那么为什么需要使用线程呢!其实就是为了在相同的时间内,让操作系统或CPU干更多的活,那么在C#中线程应该如何使用或者说在什么场景下使用呢!

在C#中关于线程的使用,大多数时候是在当程序需要处理大量繁琐、占用资源多、花费大量时间的任务时进行应用,比如访问数据库,视频显示,文件IO操作、网络传输等。

线程在应用程序中可以进行如何操作:1、创建线程;2、暂停线程;3、线程等待;4、终止线程。

1、创建线程

通过声明并实例化Thread就可以创建线程,它接收方法作为参数。使用Thread.Start()就可以开启子线程,让其去执行方法中的内容。

        static void Main(string[] args)         {                         //新创建的线程中输出             Thread oneThread = new Thread(PrintNumber);             oneThread.Start();              //主线程中输出             PrintNumber();             Console.ReadKey();         }          static void PrintNumber()          {             Console.WriteLine("开始......");             for (int i = 0; i < 10; i++)             {                 Console.WriteLine(i);             }         } 

C#多线程开发-线程基础 01

可以看到当我们在子线程和主线程中同时输出PrintNumber()中的内容时,它是乱的随机交叉输出的。

2、暂停线程

暂停线程故名思意就是让线程暂停,不让其占用CPU资源,在一直等待,啥时候取消暂停就恢复运行。在C#中暂停就是让这个线程进入睡眠状态,让其休眠,不让其占用系统资源就可以了。

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

3、线程等待

线程等待就是多个线程在处理某个任务时,某个线程必须等待前一个线程处理所有数据后才可以进行执行,在这个期间,这个线程是阻塞状态的。只有前一个线程完事了,他才可以再继续执行。

        static void Main(string[] args)         {                         //新创建的线程中输出             Thread oneThread = new Thread(PrintNumber);             oneThread.Start();             oneThread.Join();              //主线程中输出             PrintNumber();             Console.ReadKey();         } 

也就是说上面的程序主线程必须得等oneThread线程执行完PrintNumber方法后,它才可以执行。

4、线程终止

就是线程在执行过程中,利用某些操作(Thread.Abort())可以使其线程立即退出,不进行工作了。

        static void Main(string[] args)         {                         //新创建的线程中输出             Thread oneThread = new Thread(PrintNumber);             oneThread.Start();              Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(6));             oneThread.Abort();              //主线程中输出             PrintNumber();             Console.ReadKey();         } 

上面的程序可以看到,当主程序再等待6s后,立即将oneThread线程终止掉。

其实Abort()方法是给线程注入了ThreadAbortException方法,导致线程被终结,这其实很危险,因为该线程可能正在处理某些重要的数据,比如接收传输数据等,这样子就传递摧毁了程序,数据也就丢失了。还有就是这个方法不能保证100%终止线程。有时候有些异常会被吃掉,我们可以利用某些关键变量在子线程中进行控制,从而取消线程的执行就可以。

在实际编码使用线程的过程中,可以通过oneThread.ThreadState来获取目前线程的状态。有时候我们也可以手动的设置线程的优先级,设置为最高的则提前执行,但是这个只是针对于单核CPU时,目前市面上基本都是多核的了,这种使用场景也就很少了。

一般我们创建的线程都是属于前台线程,通过手动设置ontThread对象的IsBackground属性为true时才会为后台线程。通常前台线程会比后台线程提前执行完。当前台线程执行完成后,程序结束并且后台线程被终结。进程会等待所有的前台线程完成后再结束工作,但是如果只剩下后台线程,进程会直接结束工作。

C#中的lock关键字

某一个资源当被多个线程同时访问时,可能这个资源的某些值对于各个线程来说会出问题。如果在某一时刻,一个线程是使其递增,一个线程是递减,会导致其值不唯一,各个线程拿到的值不对。这种情况就是所谓的竞争条件,竞争条件是多线程环境中非常常见的导致错误的原因。

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

比如是上面的程序,当两个线程同时访问这个PepoleCount类时,会导致count变量出现竞争条件。就是每个线程可能拿到的数值不是最新的。那么如何办呢,此时就需要使用到lock机制,也就是加锁。目的是为了当一个线程访问某个资源时,其余线程如果在访问时,必须等待当前访问完事后,它才可以访问。保证了数据的有效性。

lock关键字是如果锁定了一个对象,需要访问该对象的所有其他线程则会处于阻塞状态,并等待知道该对象解除锁定才可以访问。

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

关于加锁这块还是有很多讲究的,不是说每一个方法,每一个变量都需要进行加锁,如果频繁的加锁会导致其余线程处于阻塞状态,那么也会导致应用程序出现严重的性能问题。

好了,今天关于线程的分享就先到这里。

期待下一篇文章的推送吧,希望我可以写的简单点,让大家对多线程开发有一些全新的认识。

小寄语

人生短暂,我不想去追求自己看不见的,我只想抓住我能看的见的。

原创不易,给个关注。

我是阿辉,感谢您的阅读,如果对你有帮助,麻烦点赞、转发 谢谢。

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