淺解關于C#多線程的介紹

2020-01-24 03:28:08

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供稿：網友

多線程的相關概念
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1.進程：是操作系統結構的基礎；是一個正在執行的程序；計算機中正在運行的程序實例；可以分配給處理器并由處理器執行的一個實體；由單一順序的執行顯示，一個當前狀態和一組相關的系統資源所描述的活動單元。
2.線程：線程是程序中一個單一的順序控制流程。是程序執行流的最小單元。另外，線程是進程中的一個實體，是被系統獨立調度和分派的基本單位，線程自己不擁有系統資源，只擁有一點在運行中必不可少的資源，但它可與同屬一個進程的其它線程共享進程所擁有的全部資源。一個線程可以創建和撤消另一個線程，同一進程中的多個線程之間可以并發執行。由于線程之間的相互制約，致使線程在運行中呈現出間斷性。線程也有就緒、阻塞和運行三種基本狀態。每一個程序都至少有一個線程，若程序只有一個線程，那就是程序本身。
3.多線程：在單個程序中同時運行多個線程完成不同的工作，稱為多線程。
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小結：其實更容易理解一點進程與線程的話，可以舉這樣一個例子：把進程理解成為一個運營著的公司，然而每一個公司員工就可以叫做一個進程。每個公司至少要有一個員工，員工越多，如果你的管理合理的話，公司的運營速度就會越好。這里官味一點話就是說。cpu大部分時間處于空閑時間，浪費了cpu資源，多線程可以讓一個程序“同時”處理多個事情，提高效率。
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單線程問題演示
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創建一個WinForm應用程序，這里出現的問題是，點擊按鈕后如果在彈出提示框之前，窗體是不能被拖動的。

復制代碼代碼如下:

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            for (int i = 0; i < 10000000000; i++)  
            {
                i += 1;
            }
            MessageBox.Show("出現后能拖動,提示沒出現之前窗體不能被拖動");
        }

原因：運行這個應用程序的時候，窗體應用程序自帶一個叫做UI的線程，這個線程負責窗體界面的移動大小等。如果點擊按鈕則這個線程就去處理這個循環計算，而放棄了其它操作，故而窗體拖動無響應。這就是單線程帶來的問題。

解決辦法：使用多線程，我們自己創建線程。把計算代碼放入我們自己寫的線程中，UI線程就能繼續做他的界面響應了。
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線程的創建
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線程的實現：線程一定是要執行一段代碼的，所以要產生一個線程，必須先為該線程寫一個方法，這個方法中的代碼，就是該線程中要執行的代碼，然而啟動線程時，是通過委托調用該方法的。線程啟動是，調用傳過來的委托，委托就會執行相應的方法，從而實現線程執行方法。

復制代碼代碼如下:

//創建線程  
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //ThreadStart是一個無參無返回值的委托。
            ThreadStart ts = new ThreadStart(js);
            //初始化Thread的新實例，并通過構造方法將委托ts做為參數賦初始值。
            Thread td = new Thread(ts);   //需要引入System.Threading命名空間
            //運行委托
            td.Start();
        }
        //創建的線程要執行的函數。
        void js()
        {
            for (int i = 0; i < 1000000000; i++)
            {
                i += 1;
            }
            MessageBox.Show("提示出現前后窗體都能被拖動");
        }

把這個計算寫入自己寫的線程中，就解決了單線程中的界面無反應缺陷。
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小結：創建線程的4個步驟：1.編寫線程索要執行的方法。2.引用System.Threading命名空。3.實例化Thread類，并傳入一個指向線程所要運行方法的委托。4.調用Start()方法，將該線程標記為可以運行的狀態，但具體執行時間由cpu決定。
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方法重入（多個線程執行一個方法）
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由于線程可與同屬一個進程的其它線程共享進程所擁有的全部資源。

所以多個線程同時執行一個方法的情況是存在的，然而這里不經過處理的話會出現一點問題，線程之間先后爭搶資源，致使數據計算結果錯亂。

復制代碼代碼如下:

public partial class 方法重入 : Form
    {
        public 方法重入()
        {
            InitializeComponent();

            //設置TextBox類的這個屬性是因為，開啟ui線程，
            //微軟設置檢測不允許其它線程對ui線程的數據進行訪問，這里我們把檢測關閉，也就允許了其它線程對ui線程數據的訪問。
            //如果檢測不設置為False，則報錯。
            TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;
        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            textBox1.Text = "0";
            //開啟第一個線程，對js方法進行計算
            ThreadStart ts = new ThreadStart(js);
            Thread td = new Thread(ts);
            td.Start();

            //開啟第二個線程，對js方法進行計算
            ThreadStart ts1 = new ThreadStart(js);
            Thread td1 = new Thread(ts1);
            td1.Start();
        }
        //多線程要重入的方法。
        void js()
        {
            int a = Convert.ToInt32(textBox1.Text);
            for (int i = 0; i < 2000; i++)
            {
                a++;
                textBox1.Text = a.ToString();
            }
        }
    }

出錯現象：點擊按鈕后TextBox1中數據為2000+或2000，如果你看到的數據一直是2000說明你的計算機cpu比較牛X，這樣的話你想看到不是2000的話，你可以多點擊幾次試試，真不行的話，代碼中給TextBox1賦值為0，換做在界面中給textBox1數值默認值為0試試看。

出錯原因：兩個進程同時計算這個方法，不相干擾應該每個線程計算的結果都是2000的，但是這里的結果輸出卻讓人以外，原因是第一個兩個線程同時計算，并不是同時開始計算，而是根據cpu決定的哪個先開始，哪個后開始，雖然相差時間不多，但后開始的就會取用先開始計算過的數據計算，這樣就會導致計算錯亂。

解決辦法：解決這個的一個簡單辦法解釋給方法加鎖，加鎖的意思就是第一個線程取用過這個資源完畢后，第二個線程再來取用此資源。形成排隊效果。

下面給方法加鎖。

復制代碼代碼如下:

//多線程要重入的方法,這里加鎖。
        void js()
        {
            lock (this)
            {
                int a = Convert.ToInt32(textBox1.Text);
                for (int i = 0; i < 2000; i++)
                {
                    a++;
                    textBox1.Text = a.ToString();
                }
            }
        }

給方法加過鎖后，線程一前一后取用資源，就能避免不可預計的錯亂結果，第一個線程計算為2000，第二個線程計算就是從2000開始，這里的結果就為4000。
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小結：多線程可以同時運行，提高了cpu的效率，這里的同時并不是同時開始，同時結束，他們的開始是由cpu決定的，時間相差不大，但會有不可預計的計算錯亂，這里要注意類似上面例子導致的方法重入問題。
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前臺線程后臺線程
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.Net的公用語言運行時能區分兩種不同類型的線程：前臺線程和后臺線程。這兩者的區別就是：應用程序必須運行完所有的前臺線程才可以退出；而對于后臺線程，應用程序則可以不考慮其是否已經運行完畢而直接退出，所有的后臺線程在應用程序退出時都會自動結束。

問題：關閉了窗口，消息框還能彈出。

復制代碼代碼如下:

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //開啟一個線程，對js方法進行計算
            ThreadStart ts2 = new ThreadStart(js);
            Thread td2 = new Thread(ts2);
            td2.Start();

        }
        void js()
        {
            for (int i = 0; i < 2000000000; i++) //如果看不出效果這里的2后面多加0
            {
                i++;
            }
            MessageBox.Show("關閉了窗口我還是要出來的！");
        }

原因：.Net環境使用Thread建立線程，線程默認為前臺線程。即線程屬性IsBackground=false，而前臺線程只要有一個在運行則應用程序不關閉，所以知道彈出消息框后應用程序才算關閉。

解決辦法：在代碼中設置td2.IsBackground=true;
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線程執行帶參數的方法
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復制代碼代碼如下:

//創建一個執行帶參數方法的線程
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //ParameterizedThreadStart這是一個參數類型為object的委托
            ParameterizedThreadStart pts=new ParameterizedThreadStart(SayHello);
            Thread td2 = new Thread(pts);
            td2.Start("張三");  //參數值先入這里
        }
        void SayHello(object name)
        {
            MessageBox.Show("你好，"+name.ToString()+"!");
        }

線程執行帶多參數的方法
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其實還是帶一參數的方法，只不過是利用參數類型為object的好處，這里將類型傳為list類型，貌似多參。

復制代碼代碼如下:

 //創建一個執行帶多個參數的方法線程
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            List<string> list = new List<string> { "張三", "李四", "王五" };
            //ParameterizedThreadStart這是一個參數類型為object的委托
            ParameterizedThreadStart pts=new ParameterizedThreadStart(SayHello);
            Thread td2 = new Thread(pts);
            td2.Start(list);  //參數值先入這里
        }
        void SayHello(object list)
        {
            List<string> lt = list as List<string>;
            for (int i = 0; i < lt.Count; i++)
            {
                MessageBox.Show("你好，" + lt[i].ToString() + "!");
            }
        }