C#中级-常用多线程操作（持续更新）

Posted 2020-08-21 airforce094

一、前言

      多线程操作一直是编程的常用操作，掌握好基本的操作可以让程序运行的更加有效。本文不求大而全，只是将我自己工作中常常用到的多线程操作做个分类和总结。平时记性不好的时候还能看看。本文参考了多篇园子里的精彩博文，在文章最后会贴出具体来源，感谢他们的无私奉献。

 

二、关于线程

(1) 为何使用线程：

      可以使用线程将代码同其他代码隔离，提高应用程序的可靠性；

      可以使用线程来简化编码；

      可以使用线程来实现并发执行。

(2) 进程、应用程序域以及线程的关系：

      进程（Process）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。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。

      应用程序域（AppDomain）是一个程序运行的逻辑区域，它可以视为一个轻量级的进程，.NET的程序集正是在应用程序域中运行的，一个进程可以包含有多个应用程序域，一个应用程序域也可以包含多个程序集。在一个应用程序域中包含了一个或多个上下文context，使用上下文CLR就能够把某些特殊对象的状态放置在不同容器当中。

      线程（Thread）是进程中的基本执行单元，在进程入口执行的第一个线程被视为这个进程的主线程。

      关系图如下：

三、Thread

      Thread可能是除了Task之外用的最多的多线程类。一般用法：

// one thread
Thread thread = new ThreadStart(functiion);
thread.Start();

// thread.join
Thread ThreadA = new Thread(delegate()
{
　　//do something　　　　　　
});
　　
Thread ThreadB = new Thread(delegate()
{　　　　　　　
　　//do something;　　
　　
      ThreadA.Join();
　　
　　//do another thing　　　　　　
});
　　
//启动线程
ThreadA.Start();
ThreadB.Start();

//一开始，两个线程相互交替运行，当线程B运行到线程A的join时，会先让线程A执行完，然后线程B再继续执行。你可以理解为超车，一开始两者互不相让，当join时，线程A超车了线程B

 

四、ThreadPool

        由于线程的创建和销毁需要耗费一定的开销，过多的使用线程会造成内存资源的浪费，出于对性能的考虑，于是引入了线程池的概念。线程池维护一个请求队列，线程池的代码从队列提取任务，然后委派给线程池的一个线程执行，线程执行完不会被立即销毁，这样既可以在后台执行任务，又可以减少线程创建和销毁所带来的开销。

       如果一个线程的时间非常长，就没必要用线程池了(不是不能作长时间操作，而是不宜。)，况且我们还不能控制线程池中线程的开始、挂起、和中止。

ThreadPool.QueueUserWorkItem(function,parameter);

 

五、Task

      Task是我用的最多的多线程方式，一般使用的方法如下：  

// one task
var task = new Task(() =>{
    // do something
});
task.Start();

// task one by one 
var task = new Task(() =>{ 
      // do something   
});

Task task2 =  task.ContinueWith(()=>{
    // do something   
});
task.Start();

// many tasks
var tasks = new Task[PackCount];  //多线程任务

for (int index = 0; index < PackCount; index++)
{
   int Threadindex = index; 
   var task = new Task(() =>
         {
                // do something   }
   });
   tasks[Threadindex] = task;
   task.Start();
}
Task.WaitAll(tasks); //等待所有线程完成
//Task.WaitAny(tasks); //等待一个线程完成继续执行主程序

//Task.Factory
Task.Factory.StartNew(()=>{ // do something }); 

 

六、Invoke、BeginInvoke、DynamicInvoke

      此处主要说明的是delegate下的各种Invoke

      Invoke （委托方法执行在调用处同一个线程中）

delegate void MyDelegate();

MyDelegate del = new MyDelegate(Function);
del .Invoke();     //使用到委托的invoke方法

 

      BeginInvoke（它从线程池中抓取一个空闲线程，来委托执行方法）

A情况：使用IAsyncResult.IsCompleted判断子线程是否执行完毕

delegate T MyDelegate();

MyDelegate del = new MyDelegate(Function);

IAsyncResult result = del.BeginInvoke(parameter,null,null);

//if the branch thread is not completed
while(!result.IsCompleted)  
{
    // the main thread do another thing
}

T data = del.EndInvoke(result); 
// var data is the result of Function with parameter

 

B情况：使用IAsyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne(timeout)判断子线程是否执行完毕

delegate T MyDelegate();

MyDelegate del = new MyDelegate(Function);

IAsyncResult result = del.BeginInvoke(parameter,null,null);

//if the branch thread is not completed
while(!result.AsyncWaitHandle.WaitOne(int timeout))  
{
    // the main thread do another thing
}

T data = del.EndInvoke(result); 
// var data is the result of Function with parameter

 

C情况：使用WaitHandle.WaitAll(WaitHandle[],timeout)判断子线程是否执行完毕

delegate T MyDelegate();

MyDelegate del = new MyDelegate(Function);

IAsyncResult result = del.BeginInvoke(parameter,null,null);

WaitHandle[] waitHandleList = new WaitHandle[] { result.AsyncWaitHandle,........ };

while (!WaitHandle.WaitAll(waitHandleList,int timeout))
{
    // the main thread do another thing
}

T data = del.EndInvoke(result); 
// var data is the result of Function with parameter

 

D情况:使用轮询方式来检测异步方法的状态非常麻烦，而且效率不高，为此需要使用回调函数。主线程可以安心做自己的事，而异步线程完成操作后执行回调函数即可。回调函数依然是在异步线程上，而非主线程上。

delegate T MyDelegate();

MyDelegate del = new MyDelegate(Function);

IAsyncResult result = del.BeginInvoke(parameter,new AsyncCallback(callbackFunction),object);

....MainThread do somethng...

static void callbackFunction(IAsyncResult result)
{
     AsyncResult  _result = (AsyncResult )result;

     MyDelegate del = (MyDelegate)_result.AsyncDelegate;

     T data = del.EndInvoke(_result);

     T1 objectReciever = (T1)result.AsyncResult; //object=result.AsyncResult
}

 

        DynamicInvoke：

       与Delegate.Invoke类似，同步，且同线程，唯一不同的是，是采用后期绑定的方式来调用委托方法，所以时间代价较大。

工作实例：在WPF中出现一种异常：“调用线程无法访问此对象，因为另一个线程拥有该对象。”

情况A：假设发生该异常的代码是在xaml.cs文件中，那么Dispatcher.Invoke已经够用了。

情况B: 假设发生该异常的代码是在.cs文件中，那么在Stack Overflow上有一招：

 1 private void RaiseEventOnUIThread(Delegate theEvent, object[] args)
 2 {
 3       foreach (Delegate d in theEvent.GetInvocationList())
 4       {
 5             ISynchronizeInvoke syncer = d.Target as ISynchronizeInvoke;
 6             if (syncer == null)  //静态函数为null
 7             {
 8                     d.DynamicInvoke(args);
 9             }
10             else
11             {
12                     syncer.BeginInvoke(d, args); //在创建了此对象的线程上异步执行委托
13             }
14        }
15 }

    

References：

【1】http://blog.sina.com.cn/s/blog_5a6f39cf0100qtzf.html

【2】http://www.cnblogs.com/slikyn/articles/1525940.html

【3】http://kb.cnblogs.com/page/130487/#t3

【4】http://blog.csdn.net/soft_123456/article/details/38819877

【5】http://www.cnblogs.com/laoyur/archive/2011/04/14/2016025.html

【6】http://blog.csdn.net/cselmu9/article/details/8274556

【7】http://stackoverflow.com/questions/1698889/raise-events-in-net-on-the-main-ui-thread