c# 線程

線程的本質(zhì)　　線程不是一個(gè)計(jì)算機(jī)硬件的功能，而是操作系統(tǒng)提供的一種邏輯功能，線程本質(zhì)上是進(jìn)程中一段并發(fā)運(yùn)行的代碼，所以線程需要操作系統(tǒng)投入CPU資源來運(yùn)行和調(diào)度。

一、多線程的優(yōu)缺點(diǎn)、使用范圍

優(yōu)點(diǎn):線程中的處理程序依然是順序執(zhí)行，符合普通人的思維習(xí)慣，所以編程簡單；

缺點(diǎn):線程的使用（濫用）會(huì)給系統(tǒng)帶來上下文切換的額外負(fù)擔(dān)。并且線程間的共享變量可能造成死鎖的出現(xiàn)；

適用范圍：需要長時(shí)間CPU運(yùn)算的場合，例如耗時(shí)較長的圖形處理和算法執(zhí)行。

二、線程的使用

線程函數(shù)通過委托傳遞，可以不帶參數(shù)，也可以帶參數(shù)（只能有一個(gè)參數(shù)），可以用一個(gè)類或結(jié)構(gòu)體封裝參數(shù)。

namespace Test{    class PRogram    {        static void Main(string[] args)        {            Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(TestMethod));            Thread t2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(TestMethod));            t1.IsBackground = true;            t2.IsBackground = true;            t1.Start();            t2.Start("hello");            Console.ReadKey();        }        public static void TestMethod()        {            Console.WriteLine("不帶參數(shù)的線程函數(shù)");        }        public static void TestMethod(object data)        {            string datastr = data as string;            Console.WriteLine("帶參數(shù)的線程函數(shù)，參數(shù)為：{0}", datastr);        }    } }三、線程池

由于線程的創(chuàng)建和銷毀需要耗費(fèi)一定的開銷，過多的使用線程會(huì)造成內(nèi)存資源的浪費(fèi)，出于對性能的考慮，于是引入了線程池的概念。線程池維護(hù)一個(gè)請求隊(duì)列，線程池的代碼從隊(duì)列提取任務(wù)，然后委派給線程池的一個(gè)線程執(zhí)行，線程執(zhí)行完不會(huì)被立即銷毀，這樣既可以在后臺執(zhí)行任務(wù)，又可以減少線程創(chuàng)建和銷毀所帶來的開銷。

線程池線程默認(rèn)為后臺線程（IsBackground）。

namespace Test{    class Program    {        static void Main(string[] args)        {            //將工作項(xiàng)加入到線程池隊(duì)列中，這里可以傳遞一個(gè)線程參數(shù)            ThreadPool.QueueUserWorkItem(TestMethod, "Hello");            Console.ReadKey();        }        public static void TestMethod(object data)        {            string datastr = data as string;            Console.WriteLine(datastr);        }    }}

四、Task類

使用ThreadPool的QueueUserWorkItem()方法發(fā)起一次異步的線程執(zhí)行很簡單，但是該方法最大的問題是沒有一個(gè)內(nèi)建的機(jī)制讓你知道操作什么時(shí)候完成，有沒有一個(gè)內(nèi)建的機(jī)制在操作完成后獲得一個(gè)返回值。為此，可以使用System.Threading.Tasks中的Task類。

構(gòu)造一個(gè)Task<TResult>對象，并為泛型TResult參數(shù)傳遞一個(gè)操作的返回類型。

namespace Test{    class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Task<Int32> t = new Task<Int32>(n => Sum((Int32)n), 1000);            t.Start();            t.Wait();            Console.WriteLine(t.Result);            Console.ReadKey();        }        private static Int32 Sum(Int32 n)        {            Int32 sum = 0;            for (; n > 0; --n)                checked{ sum += n;} //結(jié)果太大，拋出異常            return sum;        }    }}

一個(gè)任務(wù)完成時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)一個(gè)新任務(wù)。一個(gè)任務(wù)完成后，它可以啟動(dòng)另一個(gè)任務(wù)，下面重寫了前面的代碼，不阻塞任何線程。

namespace Test{    class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Task<Int32> t = new Task<Int32>(n => Sum((Int32)n), 1000);            t.Start();            //t.Wait();            Task cwt = t.ContinueWith(task => Console.WriteLine("The result is {0}",t.Result));            Console.ReadKey();        }        private static Int32 Sum(Int32 n)        {            Int32 sum = 0;            for (; n > 0; --n)                checked{ sum += n;} //結(jié)果溢出，拋出異常            return sum;        }    }}

五、委托異步執(zhí)行

委托的異步調(diào)用：BeginInvoke() 和 EndInvoke()

namespace Test{    public delegate string MyDelegate(object data);    class Program    {        static void Main(string[] args)        {            MyDelegate mydelegate = new MyDelegate(TestMethod);            IAsyncResult result = mydelegate.BeginInvoke("Thread Param", TestCallback, "Callback Param");            //異步執(zhí)行完成            string resultstr = mydelegate.EndInvoke(result);        }        //線程函數(shù)        public static string TestMethod(object data)        {            string datastr = data as string;            return datastr;        }        //異步回調(diào)函數(shù)        public static void TestCallback(IAsyncResult data)        {            Console.WriteLine(data.AsyncState);        }    }}

六、線程同步

　　1）原子操作（Interlocked）：所有方法都是執(zhí)行一次原子讀取或一次寫入操作。

　　2）lock()語句：避免鎖定public類型，否則實(shí)例將超出代碼控制的范圍，定義private對象來鎖定。

　　3）Monitor實(shí)現(xiàn)線程同步

　　　　通過Monitor.Enter() 和 Monitor.Exit()實(shí)現(xiàn)排它鎖的獲取和釋放，獲取之后獨(dú)占資源，不允許其他線程訪問。

　　　　還有一個(gè)TryEnter方法，請求不到資源時(shí)不會(huì)阻塞等待，可以設(shè)置超時(shí)時(shí)間，獲取不到直接返回false。

　　4）ReaderWriterLock

　　　　當(dāng)對資源操作讀多寫少的時(shí)候，為了提高資源的利用率，讓讀操作鎖為共享鎖，多個(gè)線程可以并發(fā)讀取資源，而寫操作為獨(dú)占鎖，只允許一個(gè)線程操作。

　　5）事件（Event）類實(shí)現(xiàn)同步

　　　　事件類有兩種狀態(tài)，終止?fàn)顟B(tài)和非終止?fàn)顟B(tài)，終止?fàn)顟B(tài)時(shí)調(diào)用WaitOne可以請求成功，通過Set將時(shí)間狀態(tài)設(shè)置為終止?fàn)顟B(tài)。

　　　　1）AutoResetEvent（自動(dòng)重置事件）

　　　　2）ManualResetEvent（手動(dòng)重置事件）

　　6）信號量（Semaphore）

　　　　　　信號量是由內(nèi)核對象維護(hù)的int變量，為0時(shí)，線程阻塞，大于0時(shí)解除阻塞，當(dāng)一個(gè)信號量上的等待線程解除阻塞后，信號量計(jì)數(shù)+1。

　　　　　　線程通過WaitOne將信號量減1，通過Release將信號量加1，使用很簡單。

　　7）互斥體（Mutex）

　　　　　　獨(dú)占資源，用法與Semaphore相似。

　 8）跨進(jìn)程間的同步

　　　　　　通過設(shè)置同步對象的名稱就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級的同步，不同應(yīng)用程序通過同步對象的名稱識別不同同步對象。