C#线程入门

Posted 2022-08-21 biyusr216

前言，多线程在日常编码中经常会用，本文就主线程和子线程之间的关系做个大概的总结，若有差错，欢迎斧正。

首先打开任务管理器，查看当前运行的进程： 菜单栏右键选择“Task Manager（任务管理）”或 “Ctrl”+“Alt”+“Delete”点击“Task Manager（任务管理）”

从任务管理器里面可以看到当前所有正在运行的进程。

Tab点击“性能”：

 可以看到当前正在运行的所有进程数“Processes”和线程数“Threads”

一般来说一个应用程序就对应一个进程，一个进程可有一个或多个线程即(>=1个线程)，有且只有一个主线程。

进程和线程：

进程：是Windows系统中的一个基本概念，它包含着一个运行程序所需要的资源。一个正在运行的应用程序在操作系统中被视为一个进程，进程可以包括一个或多个线程。线程是操作系统分配处理器时间的基本单元，在进程中可以有多个线程同时执行代码。进程之间是相对独立的，一个进程无法访问另一个进程的数据（除非利用分布式计算方式），一个进程运行的失败也不会影响其他进程的运行，Windows系统就是利用进程把工作划分为多个独立的区域的。进程可以理解为一个程序的基本边界。是应用程序的一个运行例程，是应用程序的一次动态执行过程。

线程：是进程中的基本执行单元，是操作系统分配CPU时间的基本单位，一个进程可以包含若干个线程，在进程入口执行的第一个线程被视为这个进程的主线程。在.NET应用程序中，都是以Main()方法作为入口的，当调用此方法时系统就会自动创建一个主线程。线程主要是由CPU寄存器、调用栈和线程本地存储器（Thread Local Storage，TLS）组成的。CPU寄存器主要记录当前所执行线程的状态，调用栈主要用于维护线程所调用到的内存与数据，TLS主要用于存放线程的状态信息。

前台线程后后台线程：

前台线程：默认情况下创建的线程都是前台线程，只有所有的前台线程关闭才能完成程序关闭。只有将线程属性IsBackground设置为true,才是后台线程

后台线程：程序关闭，后台线程不管是否执行完都将关闭

示例如下：

        static void Main(string[] args)                    Console.OutputEncoding = Encoding.UTF8;            //前台线程            Thread qtxc = new Thread(() => RunLoop(10));            qtxc.Name = "qiantai thread";            //后台线程            Thread htxc = new Thread(() => RunLoop(20));            htxc.Name = "houtai thread";            htxc.IsBackground = true; //将线程设置为后台线程            //启动线程            qtxc.Start();            htxc.Start();                public static void RunLoop(int count)                    //获取当前线程名称            string threadName = Thread.CurrentThread.Name;            for (int i = 0; i < count; i++)                            Console.WriteLine($"threadName  index:(i + 1).ToString()");                //休眠1秒                Thread.Sleep(1000);                        Console.WriteLine($"threadName complete");

代码中定义了一个循环打印的方法，其中前台线程打印10次，后台线程打印20次，运行结果如下：

从运行结果可以看出，前台线程打印完成后，后台线程未打印完，但是程序自动结束了。

然后调整参数，前台线程打印20次，后台线程打印10次：

 class Program            static void Main(string[] args)                    //前台线程            Thread qtxc = new Thread(() => RunLoop(20));            qtxc.Name = "qiantai thread";            //后台线程            Thread htxc = new Thread(() => RunLoop(10));            htxc.Name = "houtai thread";            htxc.IsBackground = true; //将线程设置为后台线程            //启动线程            qtxc.Start();            htxc.Start();                public static void RunLoop(int count)                    //获取当前线程名称            string threadName = Thread.CurrentThread.Name;            for (int i = 0; i < count; i++)                            Console.WriteLine($"threadName  index:(i + 1).ToString()");                //休眠1秒                Thread.Sleep(1000);                        Console.WriteLine($"threadName complete");            

运行结果如下：

从运行结果可以看出，后台线程打印完成后，前台线程未打印完继续打印，前台线程打印完成后，程序结束。

结论就是：前台线程结束时，不管后台线程是否结束，程序都将结束；后台线程结束时，若有前台线程再运行，程序将继续执行，等到前台线程执行完后，程序结束。

后台线程一般用于处理不重要的事情，应用程序结束时，后台线程是否执行完成对整个应用程序没有影响。如果要执行的事情很重要，需要将线程设置为前台线程。

 主线程和子线程之间的关系：

• 默认情况，在新开启一个子线程的时候，他是前台线程，只有将线程的IsBackground属性设为true;他才是后台线程
• 当子线程是前台线程，则主线程结束并不影响其他线程的执行，只有所有前台线程都结束，程序结束
• 当子线程是后台线程，则主线程的结束，会导致子线程的强迫结束
• 不管是前台线程还是后台线程，如果线程内出现了异常，都会导致进程的终止。
• 托管线程池中的线程都是后台线程

C#中线程的使用：

引入命名空间：System.Threading

Thread线程常用方法列表：

方法	说明
Start	开始线程
Sleep	使线程暂停指定的一段时间。如Thread.Sleep(3000),即线程暂停三秒后继续执行
Abort	在线程到达安全点时，使其停止。
Suspend	在线程到达安全点时，使其暂停。
Resume	重新启动挂起的线程

**安全点：**
安全点是指代码中公共语言运行时可以安全地执行自动“垃圾回收”的位置。

垃圾回收是指释放不再使用的变量并回收内存的过程。调用线程的 Abort 或 Suspend 方法时，公共语言运行时将对代码进行分析，确定让线程停止运行的适当位置。

Thread常用属性：

属性	说明
IsAlive	如果线程处于活动状态，则返回TRUE
IsBackground	是否是后台线程
Name	获取或设置线程的名称。通常用于在调试时发现各个线程。
Priority	获取或设置操作系统用于确定线程调度优先顺序的值
ApartmentState	获取或设置用于特定线程的线程模型。线程模型在线程调用非托管代码时很重要。
ThreadState	线程状态
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。

每个线程都有一个优先级属性，用于确定其执行所占用的处理器时间片大小。操作系统为高优先级线程分配较长的时间段，并为低优先级线程分配较短的时间段。新创建的线程具有值 ​​Normal​​​，但可以将 Priority 属性更改为 ​​ThreadPriority 枚举中的任何值​​。

以上就是Thread类常用属性即方法，其他用法可以查看Thread底层。

线程同步：

所谓同步：实质就是在某一时刻，只有一个线程可以访问变量；如果不能确保对变量的访问是同步的，就会产生错误。

C#为同步访问变量提供了一个非常简单的方式，即使用“Lock”关键词，它可以把一段代码定义为互斥段，互斥段在某一个时刻内，只允许一个线程进入执行，而其他线程必须等待。Lock使用语法如下：

Lock(expression)

   statement_block

来个实例，就拿药店卖药为例子：假设药店的“999感冒灵”总量是固定的，然后分发到各个药店出售，一个药店卖出一包，总量就会减少一包，

再不考虑线程同步的情况下，

示例如下：

    class Program            static void Main(string[] args)                    //开启两个线程来代表两个分店            Shop shop = new Shop();            //线程1，分店1            Thread thread1 = new Thread(shop.Sell);            thread1.Name = "shop1";            //线程2，分店2            Thread thread2 = new Thread(shop.Sell);            thread2.Name = "shop2";            //开启线程，开始卖药            thread1.Start();            thread2.Start();
            Console.ReadKey();        

        public class Shop            /// <summary>        /// 剩余“999感冒灵”的数量        /// </summary>        public int num = 10;        public void Sell()                    do                            string threadName = Thread.CurrentThread.Name;                if (num > 0)                                    Thread.Sleep(1000);                    num -= 1;                    Console.WriteLine($"threadName sell a“999”，stocknum pack");                                else                                    Console.WriteLine("stock nothing!");                             while (num > 0);//判断是否有库存，如果有就可以持续出售            

运行结果：

从运行结果可以看出，在线程未同步的情况下，两家药店都在销售库存的药，但是店铺1销售的时候不知道库存没有了，于是出现了库存 “-1”的情况，显然是有问题的；

然后调整方案，加入线程同步，示例如下：

 class Program            static void Main(string[] args)                    //开启两个线程来代表两个分店            Shop shop = new Shop();            //线程1，分店1            Thread thread1 = new Thread(shop.Sell);            thread1.Name = "shop1";            //线程2，分店2            Thread thread2 = new Thread(shop.Sell);            thread2.Name = "shop2";            //开启线程，开始卖药            thread1.Start();            thread2.Start();
            Console.ReadKey();        

        public class Shop            /// <summary>        /// 剩余“999感冒灵”的数量        /// </summary>        public int num = 10;        public void Sell()                    do                            string threadName = Thread.CurrentThread.Name;                lock (this) //使用lock关键字解决线程同步的问题                                    if (num > 0)                                            Thread.Sleep(1000);                        num -= 1;                        Console.WriteLine($"threadName sell a“999”，stocknum pack");                                        else                                            Console.WriteLine("stock nothing!");                                                 while (num > 0);//判断是否有库存，如果有就可以持续出售            

运行结果如下：

 从运行结果可以看出，在线程同步的情况下，每个药店都从库存里面拿药，药店1出售的时候，药店2就等着，当药店1销售完最后一包药，就没有另外的销售记录了，无论是药店1还是药店2来拿药，库存都没有了，这就是线程同步的重要性！

结论：expression代表你希望跟踪的对象：
           如果你想保护一个类的实例，一般地，你可以使用this；
           如果你想保护一个静态变量（如互斥代码段在一个静态方法内部），一般使用类名就可以了
          而statement_block就算互斥段的代码，这段代码在一个时刻内只可能被一个线程执行。

 以上就是线程的入门级教程~

不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。ヾ(◍°∇°◍)ﾉﾞ