C# 多线程详解 Part.01（UI 线程、子线程）

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。一个进程至少有一个主线程。

什么是线程？
       线程是程序中的一个执行流，每一个线程都有本身的专有寄存器(栈指针、程序计数器等)，但代码区是共享的，即不一样的线程能够执行一样的函数。

什么是多线程？
       多线程是指程序中包含多个执行流，即在一个程序中能够同时运行多个不一样的线程来执行不一样的任务，也就是说容许单个程序建立多个并行执行的线程来完成各自的任务。

多线程的好处？
       能够提升 CPU 的利用率。在多线程程序中，一个线程必须等待的时候，CPU 能够运行其它的线程而不是等待，这样就大大提升了程序的效率。

多线程的不利方面？
       线程也是程序，因此线程须要占用内存，线程越多占用内存也越多。
       多线程须要协调和管理，因此 CPU 须要花时间来跟踪线程。
       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。
       线程太多会致使控制太复杂，最终可能形成不少 Bug。

static void Main(string[] args)

{

    Thread.CurrentThread.Name = "It's Main Thread";

    Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + " [Status:" + Thread.CurrentThread.ThreadState + "]");

}

       经过 Thread 类的静态属性 CurrentThread 能够获取当前正在执行的线程。无论建立了多少个这个类的实例，可是类的静态属性在内存中只有一个。很容易理解 CurrentThread 为何是静态的--虽然有多个线程同时存在，可是在某一个时刻，CPU 只能执行其中一个!
       在.net framework class library 中，全部与多线程机制应用相关的类都是放在 System.Threading 命名空间中。

Thread 类有几个相当重要的方法：

Start()	启动线程
Sleep(int)	静态方法，暂停当前线程指定的毫秒数
Abort()	一般使用该方法来终止一个线程
Suspend()	该方法并不终止未完成的线程，它仅仅挂起线程，之后还可恢复
Resume()	恢复被 Suspend()方法挂起的线程的执行

 

操纵一个线程

static void Main(string[] args)

{

    Console.WriteLine("Thread Start/Stop/Join Sample：");

    // 建立一个线程，使之执行 Beta 方法 

    Thread oThread = new Thread(Beta);

    // 实际上，Start 方法只是通知 CPU 此线程能够被执行，但具体执行时机则由 CPU 自行决定。

    oThread.Start();

    while (!oThread.IsAlive)

    {

        Thread.Sleep(1);

    }

    oThread.Abort();

    oThread.Join();

    Console.WriteLine();

    Console.WriteLine("Beta has finished");

    try

    {

        Console.WriteLine("Try to restart the Alpha.Beta thread");

        oThread.Start();

    }

    catch (ThreadStateException)

    {

        Console.WriteLine("ThreadStateException trying to restart Alpha.Beta. ");

        Console.WriteLine("Expected since aborted threads cannot be restarted.");

        Console.ReadLine();

    }

}

public static void Beta()

{

    while (true)

    {

        Console.WriteLine("Beta is running in its own thread.");

    }

}

       试图用 Thread.Start() 方法从新启动线程 oThread，但显然 Abort() 方法带来的后果是不可恢复的终止线程，因此最后程序会抛出 ThreadStateException 异常。

 

       线程的优先级

       当线程之间争夺 CPU 时，CPU 按照线程的优先级给予服务。在 C# 应用程序中，用户能够设定 5 个不一样的优先级，由高到低分别是 Highest，AboveNormal，Normal，BelowNormal，Lowest，在建立线程时若是不指定优先级，那么系统默认为 ThreadPriority.Normal。
       经过设定线程的优先级，咱们能够安排一些相对重要的线程优先执行，例如对用户的响应等等。

static void Main(string[] args)

{

    Thread t1 = new Thread(() =>

    {

        System.Diagnostics.Stopwatch watch = new System.Diagnostics.Stopwatch();

        watch.Start();

        for (int i = 0; i < 20000; i++)

        {

            // 模拟耗时工做

            var obj = new { name = "XXX", age = 37 };

            GC.Collect();

        }

        watch.Stop();

        Console.WriteLine("t1 finished[ {0} ]", watch.ElapsedMilliseconds);

    });

    Thread t2 = new Thread(() =>

    {

        System.Diagnostics.Stopwatch watch = new System.Diagnostics.Stopwatch();

        watch.Start();

        for (int i = 0; i < 20000; i++)

        {

            var obj = new { name = "XXX", age = 37 };

            GC.Collect();

        }

        watch.Stop();

        Console.WriteLine("t2 finished[ {0} ]", watch.ElapsedMilliseconds);

    });

    t1.Priority = ThreadPriority.AboveNormal;

    t2.Priority = ThreadPriority.BelowNormal;

    t1.Start();

    t2.Start();

}

       线程的调度算法很是复杂。记住，优先级高的线程并不必定先执行，但 CPU 会将更多的时间片分给优先级高的线程，所以，在相同任务量的前提下，高优先级线程将会较快的完成任务。

 

 

Winform 中多线程的应用

       在 Winform 程序总，通常称绘制窗体和响应用户的线程为主线程，或 UI 线程。单线程最显著的缺点是，当一个事件发生，程序进行一个耗时的运算动做时，UI 线程会出现假死现象，此时会无视对用户的响应。

       下面的代码会模拟一些不一样的状况：

void DoSomething()

{

    for (int i = 0; i < 900000000; i++)

    {

    }

    MessageBox.Show("It's finished.");

}

void ShowStr(object obj)

{

    var list = obj as List<string>;

    if (list != null)

    {

        foreach (var item in list)

        {

            MessageBox.Show(item.ToString());

        }                

    }

    else

        MessageBox.Show("null");

}

// UI 单线程，运行时窗体会卡死一段时间

private void btnUI_Click(object sender, EventArgs e)

{

    DoSomething();

}

// 调用无參函数，此时窗体能响应用户

private void btnThreadA_Click(object sender, EventArgs e)

{

    Thread thread = new Thread(DoSomething);

    thread.Start();

}

// 当全部前台线程都关闭时，后台线程将当即结束运行，无条件的关闭

// 而前台线程运行时，即便关闭 Form 主程序，该线程仍将继续运行，直到计算完毕

private void btnThreadB_Click(object sender, EventArgs e)

{

    Thread thread = new Thread(DoSomething);

    thread.IsBackground = true;

    thread.Start();

}

// 调用有参函数

private void btnThreadC_Click(object sender, EventArgs e)

{

    Thread thread = new Thread(ShowStr);

    thread.Start(new List<string> { "Jacky", "Skysoot", "Sam" });

}

       要注意的是，线程在调用有参函数时，经过 Start() 方法传递了参数给指定委托，该委托又将参数传递给了该线程欲运行的函数。看微软 Thread 类定义的元数据：

 

       Thread 类的 4 个构造函数基本分为 2 类，有参和无參。而 ParameterizedThreadStart 委托定义的方法原型的参数为 Object 类型，这提升了传参最大的灵活性。固然，在被调用的函数内部，须要依据必定的约定将 Object 对象进行转型处理。

 

 

绕圈子封装一个线程类进行函数和参数的传递

// 可定义各种型委托 示例暂定一个

public delegate void Do(object obj);

public class Worker

{

    Do method;

    object obj;

    private void Work()

    {

        method(obj);

    }

    // 建立工人线程时 new 出工人实例 并在线程上指定 Work()

    public static Thread CreateWorkerThread(Do method, object obj)

    {

        Worker worker = new Worker();

        worker.method = method;

        worker.obj = obj;

        Thread t = new Thread(worker.Work);

        return t;

    }

}

// 任务类

public class Quest

{

    public static void Quest1(object obj)

    {

        Console.WriteLine("工人开始：" + obj.ToString() + "\r\n");

    }

    public static void Quest2(object obj)

    {

        string[] list = obj as string[];

        if (obj != null)

        {

            foreach (var item in list)

            {

                Console.WriteLine("工人开始：" + item);

            }

        }

    }

}

public class Test

{

    public static void Main(string[] args)

    {

        Thread t1 = Worker.CreateWorkerThread(Quest.Quest1, "搬砖");

        t1.Start();

        Thread t2 = Worker.CreateWorkerThread(Quest.Quest2, new string[] {"唱歌", "跳舞", "打台球" });

        t2.Start();

    }

}

       这种封装只是一种启发的方式而已，并不是模式。但封装委托后的好处在于，调用方能够灵活指定 Worker 类执行什么类型的任务，加工什么参数，而无需再去考虑其他事情。