C# 多线程 - 蝴蝶教程

多线程

线程被定义为程序的执行路径。每个线程定义唯一的控制流。如果您的应用程序涉及复杂且耗时的操作，那么设置不同的执行路径或线程（每个线程执行特定的工作）通常会很有帮助。线程是轻量级进程。使用线程的一个常见示例是现代操作系统对并发编程的实现。使用线程可以节省CPU周期，并提高应用程序的效率。到目前为止，我们已经编写了程序，其中单个线程作为单个进程运行，这是应用程序的运行实例。但是，通过这种方式，应用程序可以一次执行一项工作。为了使其一次执行多个任务，可以将其划分为较小的线程。

线程生命周期

线程的生命周期在创建 System.Threading.Thread 类的对象时开始，并在线程终止或完成执行时结束。以下是线程生命周期中的各种状态-

Unstarted - 这是创建线程实例但未调用Start方法的情况。
Ready - 这是线程准备运行并等待CPU周期的情况。
Not Runnable - 线程不可执行

Sleep方法已被调用
Wait 方法已被调用
被I/O操作阻塞

Dead - 线程完成执行或中止时的情况。

主线程

在 C# 中，System.Threading.Thread类用于处理线程。它允许在多线程应用程序中创建和访问各个线程。在进程中执行的第一个线程称为主线程。当 C# 程序开始执行时，将自动创建主线程。使用Thread类创建的线程称为主线程的子线程。您可以使用 Thread 类的 CurrentThread 属性访问线程。

以下程序演示了主线程的执行-


using System;
using System.Threading;

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

尝试一下

编译并执行上述代码后，将产生以下结果-


This is MainThread

线程类的属性和方法

下表显示了Thread类的一些最常用的属性-

属性	说明
CurrentContext	获取线程正在其中执行的当前上下文。
CurrentCulture	获取或设置当前线程的区域性。
CurrentPrinciple	获取或设置线程的当前主体（用于基于角色的安全性）。
CurrentThread	获取当前正在运行的线程。
CurrentUICulture	获取或设置资源管理器用于在运行时查找特定于文化的资源的当前区域性。
ExecutionContext	获取一个ExecutionContext对象，该对象包含有关当前线程的各种上下文的信息。
IsAlive	获取一个值，该值指示当前线程的执行状态。
IsBackground	获取或设置一个值，该值指示线程是否为后台线程。
IsThreadPoolThread	获取一个值，该值指示线程是否属于托管线程池。
ManagedThreadId	获取当前托管线程的唯一标识符。
Name	获取或设置线程的名称。
Priority	获取或设置一个值，该值指示线程的调度优先级。
ThreadState	获取一个包含当前线程状态的值。

下表显示了Thread类最常用的一些方法-

方法	功能
public void Abort()	在对其进行调用的线程中引发ThreadAbortException，以开始终止线程的过程。调用此方法通常会终止线程。
public static LocalDataStoreSlot AllocateDataSlot()	在所有线程上分配一个未命名的数据插槽。为了获得更好的性能，请改用标有ThreadStaticAttribute属性的字段。
public static LocalDataStoreSlot AllocateNamedDataSlot(string name)	在所有线程上分配一个命名数据插槽。为了获得更好的性能，请改用标有ThreadStaticAttribute属性的字段。
public static void BeginCriticalRegion()	通知主机执行将要进入代码区域，其中线程中止或未处理异常的影响可能会危害应用程序域中的其他任务。
public static void BeginThreadAffinity()	通知主机托管代码即将执行取决于当前物理操作系统线程身份的指令。
public static void EndCriticalRegion()	通知主机执行将要进入的代码区域，其中线程中止或未处理异常的影响仅限于当前任务。
public static void EndThreadAffinity()	通知主机托管代码已完成执行取决于当前物理操作系统线程身份的指令。
public static void FreeNamedDataSlot(string name)	消除了进程中所有线程的名称和插槽之间的关联。为了获得更好的性能，请改用标有ThreadStaticAttribute属性的字段。
public static Object GetData(LocalDataStoreSlot slot)	从当前线程的当前域内的当前线程的指定插槽中检索值。为了获得更好的性能，请改用标有ThreadStaticAttribute属性的字段。
public static AppDomain GetDomain()	返回当前线程正在其中运行的当前域。
public static AppDomain GetDomainID()	返回唯一的应用程序域标识符
public static LocalDataStoreSlot GetNamedDataSlot(string name)	查找命名数据槽。为了获得更好的性能，请改用标有ThreadStaticAttribute属性的字段。
public void Interrupt()	中断处于WaitSleepJoin线程状态的线程。
public void Join()	阻塞调用线程，直到线程终止，同时继续执行标准COM和SendMessage泵送。此方法具有不同的重载形式。
public static void MemoryBarrier()	同步存储器访问，如下所示：执行当前线程的处理器无法以以下方式对指令进行重新排序：在对MemoryBarrier的调用之后的存储器访问之后，在执行对MemoryBarrier的调用之前执行存储器访问。
public static void ResetAbort()	取消请求当前线程的中止。
public static void SetData(LocalDataStoreSlot slot, Object data)	在该线程当前域的当前运行线程的指定插槽中设置数据。为了获得更好的性能，请改用标有ThreadStaticAttribute属性的字段。
public void Start()	启动线程。
public static void Sleep(int millisecondsTimeout)	使线程暂停一段时间。
public static void SpinWait(int iterations)	使线程等待迭代参数定义的次数
public static byte VolatileRead(ref byte address) public static double VolatileRead(ref double address) public static int VolatileRead(ref int address) public static Object VolatileRead(ref Object address)	读取字段的值。该值是计算机中任何处理器写入的最新值，而不管处理器数量或处理器缓存的状态如何。此方法具有不同的重载形式。上面仅给出了一些。
public static void VolatileWrite(ref byte address,byte value) public static void VolatileWrite(ref double address, double value) public static void VolatileWrite(ref int address, int value) public static void VolatileWrite(ref Object address, Object value)	立即将值写入字段，以便该值对计算机中的所有处理器可见。此方法具有不同的重载形式。上面仅给出了一些。
public static bool Yield()	使调用线程将执行权交给另一个准备在当前处理器上运行的线程。操作系统选择要产生的线程。

创建线程

通过扩展 Thread 类来创建线程。然后，扩展的Thread类调用Start() 方法开始执行子线程。

以下程序演示了概念-


using System;
using System.Threading;

namespace MultithreadingApplication {
   class ThreadCreationProgram {
      public static void CallToChildThread() {
         Console.WriteLine("Child thread starts");
      }
      static void Main(string[] args) {
         ThreadStart childref = new ThreadStart(CallToChildThread);
         Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");
         Thread childThread = new Thread(childref);
         childThread.Start();
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

尝试一下

编译并执行上述代码后，将产生以下结果-


In Main: Creating the Child thread
Child thread starts

管理线程

Thread类提供了各种管理线程的方法。以下示例演示了使用sleep() 方法使线程在特定时间段内暂停。


using System;
using System.Threading;

namespace MultithreadingApplication {
   class ThreadCreationProgram {
      public static void CallToChildThread() {
         Console.WriteLine("Child thread starts");
         
         // the thread is paused for 5000 milliseconds
         int sleepfor = 5000; 
         
         Console.WriteLine("Child Thread Paused for {0} seconds", sleepfor / 1000);
         Thread.Sleep(sleepfor);
         Console.WriteLine("Child thread resumes");
      }
      
      static void Main(string[] args) {
         ThreadStart childref = new ThreadStart(CallToChildThread);
         Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");
         
         Thread childThread = new Thread(childref);
         childThread.Start();
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

尝试一下

编译并执行上述代码后，将产生以下结果-


In Main: Creating the Child thread
Child thread starts
Child Thread Paused for 5 seconds
Child thread resumes

销毁线程

Abort() 方法用于销毁线程。

运行时通过抛出ThreadAbortException中止线程。无法捕获此异常，控制将被发送到finally块（如果有）。

以下程序说明了这一点-


using System;
using System.Threading;

namespace MultithreadingApplication {
   class ThreadCreationProgram {
      public static void CallToChildThread() {
         try {
            Console.WriteLine("Child thread starts");
            
            // do some work, like counting to 10
            for (int counter = 0; counter <= 10; counter++) {
               Thread.Sleep(500);
               Console.WriteLine(counter);
            }
            
            Console.WriteLine("Child Thread Completed");
         } catch (ThreadAbortException e) {
            Console.WriteLine("Thread Abort Exception");
         } finally {
            Console.WriteLine("Couldn't catch the Thread Exception");
         }
      }
      static void Main(string[] args) {
         ThreadStart childref = new ThreadStart(CallToChildThread);
         Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");
         
         Thread childThread = new Thread(childref);
         childThread.Start();
         
         //stop the main thread for some time
         Thread.Sleep(2000);
         
         //now abort the child
         Console.WriteLine("In Main: Aborting the Child thread");
         
         childThread.Abort();
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

尝试一下

编译并执行上述代码后，将产生以下结果-


In Main: Creating the Child thread
Child thread starts
0
1
2
In Main: Aborting the Child thread
Thread Abort Exception
Couldn't catch the Thread Exception