多线程异步编程示例和实践-Thread和ThreadPool

Posted 2020-09-21 I love .net

说到多线程异步编程，总会说起Thread、ThreadPool、Task、TPL这一系列的技术。总结整理了一版编程示例和实践，分享给大家。

先从Thread和ThreadPool说起：

1. 创建并启动线程

2. 暂停线程

当前线程在执行Thread.Sleep方法时，会等待指定的时间（1000ms）
此时，当前线程处于阻塞状态：WaitSleepJoin

3. 线程合并

Thread.Join操作会阻塞当前线程，等待子线程完成后再进行运行。

当程序运行时，启动了一个耗时较长的线程打印数字，每次打印输出前需要等待1000ms，我们在主程序中调用ThreadJoin方法，内部调用了thread.Join，该方法允许程序等待thread执行完成。

当thread线程执行完成后，主线程会继续执行，输出Thread Completed！

4. 线程终止

当主程序和单独的数字打印线程运行时，主程序等待6000ms后对thread线程调用了Abort方法。这给线程触发ThreadAbortException异常，导致线程被终止！

这个操作非常危险，因为该操作可以在任何时间发生并可能彻底摧毁应用程序。（Windows服务，因为线程（前台线程）异常退出）

5.线程传递参数

6. 线程安全和Lock

线程安全就是多线程访问时，采用了加锁机制，当一个线程访问该类的某个数据时，进行保护，其他线程不能进行访问直到该线程读取完，其他线程才可使用。线程安全情况下，不会出现数据不一致或者数据污染的问题。 线程不安全就是不提供数据访问保护，有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据！ 若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。

lock 关键字通过获取指定对象的互斥锁，将语句块标记为临界区，执行语句然后释放该锁。

lock 确保当一个线程位于代码的临界区时，另一个线程不进入临界区。如果其他线程试图进入锁定的代码，则它将一直等待（即被阻止），直到该对象被释放。使用Lock，会导致整个应用程序串行化，降低程序的并发能力，影响性能。

到底什么场景下要使用lock保证线程安全：该串行就串行，该并行就并行。

7. 线程的异常捕获和处理

在线程中执行异常处理。线程（甚至是后台线程）中的未处理异常
通常会终止进程，因此，在线程内部使用try/catch代码块来捕获异常，
不可能在线程之外通过try/catch捕获异常

8. 线程池ThreadPool

核心类：System.Threading.ThreadPool， 线程池受.Net CLR管理的，每一个CLR都有一个线程池实例。
每个进程都有一个线程池。线程池的默认大小为：每个可用的处理器有 25 个线程。使用 SetMaxThreads 方法可以更改线程池中的线程数。每个线程使用默认的堆栈大小并按照默认的优先级运行。
ThreadPool类型拥有一个QueueUserWorkItem的静态方法。该静态方法接收一个委托，代表用户自定义的一个异步操作。在改方法被调用后，委托会进入到内部队列中。如果线程池中没有任何线程，将创建一个新的工作者线程（worker thread）并将队列中的第一个委托放入到该工作者线程中。
如果向线程池中放入新的操作，当之前的所有操作完成后，很可能只需重用一个线程来执行这些新的操作。如果QueueUserWorkItem执行的频率过快，线程池将创建更多的线程来执行这些新放入的异步委托。
线程池中的线程数是有限的，如果没有空闲的线程来执行这些异步委托操作，这种情况下，新的异步委托操作将在线程池的内部队列中等待，直到线程池中年的工作者线程空闲（有能力）来执行。
当停止向线程池中放入新的异步委托操作时，线程池会删除一定事件后过期的不在使用的线程，同时释放不再使用的系统资源。

 

9. 不适合使用线程池的场景

在以下几种情况下，适合于创建并管理自己的线程而不是使用线程池线程：
•需要前台线程。
•需要使线程具有特定的优先级。
•任务会导致线程长时间被阻塞。由于线程池具有最大线程数限制，因此大量阻塞的线程池线程可能会阻止任务启动。
•需要将线程放入单线程单元。所有 ThreadPool 线程均处于多线程单元中。
•需要具有与线程关联的稳定标识，或使某一个线程专用于某一个任务。

 

周国庆

2017/6/8