解决这个多线程问题的方法是啥？

Posted 2023-02-19

【中文标题】解决这个多线程问题的方法是啥？

【英文标题】：Which approach to take with this multithreading problem?解决这个多线程问题的方法是什么？

【发布时间】：2011-03-29 08:56:08

【问题描述】：

小问题：

我想生成一个后台线程来处理提交到队列的工作项（比如一个线程池）。有些工作项能够报告进度，有些则不能。我应该使用 .NET 的无数多线程方法中的哪一种？

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详细解释（避免询问half which doesn't make any sense）：

我的 winforms 应用程序的主窗口垂直分成两半。左半部分包含一个带有项目的树视图。当用户双击树视图中的一个项目时，该项目在右半边打开。几乎所有对象都有很多属性，分为几个部分（由选项卡表示）。这些属性的加载需要相当长的时间，通常在 10 秒左右，有时甚至更多。而且每隔一段时间就会添加更多属性，因此时间会增加。

目前我的单线程设计使 UI 暂时无响应。这自然是不可取的。我想在后台逐部分加载东西，一旦加载一部分就可以使用。对于其他部分，我会显示一个带有加载动画或其他内容的占位符选项卡。此外，虽然某些部分是在单个冗长的整体操作中加载的，但其他部分包含许多较小的函数调用和计算，因此可以显示加载进度。对于这些部分，很高兴看到进度（特别是如果它们挂在某个地方，这种情况发生了）。

请注意，数据源不是线程安全的，所以我不能同时加载两个部分。

什么方法最适合实现这种行为？是否有一些 .NET 课程可以减轻我的工作负担，还是我应该用Thread 搞砸？

ThreadPool 进行工作项队列管理，但没有用于进度报告的设施。另一方面，BackgroundWorker 支持进度报告，但它适用于单个工作项。是否可能两者兼而有之？

【参考方案1】：

听起来很棘手！

你说你的数据源不是线程安全的。那么，这对用户意味着什么。如果他们到处点击，但在点击其他地方之前不等待属性加载，他们可以点击需要很长时间加载的 10 个节点，然后在第 10 个节点上等待。由于数据源访问不是线程安全的，因此负载必须一个接一个地运行。这表明 ThreadPool 不是一个好的选择，因为它会并行运行负载并破坏线程安全。如果加载可以在中途中止，以防止用户在他们想要查看的页面开始加载之前必须等待最后 9 个节点加载，那将是很好的。

如果可以中止加载，我建议最好使用 BackgroundWorker。如果用户切换节点，并且 BackgroundWorker 已经很忙，请设置一个事件或其他东西来指示它应该中止现有工作，然后将新工作排队以加载当前页面。

另外，考虑一下，让在线程池中运行的线程报告进度并不是太棘手。为此，将进度对象传递给类似以下类型的 QueueUserWorkItem 调用：

class Progress

  object _lock = new Object();
  int _current;
  bool _abort;

  public int Current
  
    get  lock(_lock)  return _current;  
    set  lock(_lock)  _current = value;  
  

  public bool Abort
  
    get  lock(_lock)  return _abort;  
    set  lock(_lock)  _abort = value;  
  

线程可以写入，ui 线程可以轮询（来自 System.Windows.Forms.Timer 事件）以读取进度并更新进度条或动画。

此外，如果您包含 Abort 属性。如果用户更改节点，ui 可以设置它。 load 方法可以在其运行过程中的各个点检查中止值，如果已设置，则在不完成加载的情况下返回。

老实说，您选择哪个并不重要。所有三个选项都在后台线程上完成工作。如果我是你，我会开始使用 BackgroundWorker，因为它的设置非常简单，如果你决定需要更多东西，请考虑在之后切换到 ThreadPool 或普通 Thread。

BackgroundWorker 的另一个优点是您可以使用它的完成事件（在主 ui 线程上执行）来使用已加载的数据更新 ui。

【讨论】：

是的，如果用户点击了10个节点，他就等待。实际上，UI 允许他打开多个项目并同时查看它们，所以这是一个有效的场景。但我同意如果他关闭其中一项，加载应该中止。为他当前正在查看的项目设置优先级也是一个不错的功能，没想到这一点。所以，是的，它变得混乱。我想不会有任何远程预制的东西。顺便说一句 - 如果只有一个线程正在写入并且只有一个线程正在读取它，您不认为一个简单的 volatile int _current 就足够了吗？

是的，volatile 应该没问题。

【参考方案2】：

使用线程，将您的工作放在线程安全的集合中，并在您更新 ui 以在正确的线程中执行时使用调用

【参考方案3】：

.NET 4.0 通过引入Task 类型对多线程进行了很多改进，该类型表示单个可能的异步操作。

对于您的方案，我建议将每个属性（或属性组）的加载拆分为单独的任务。任务包含“父”的概念，因此每个对象的加载都可以是拥有属性加载任务的父任务。

要处理取消，请使用新的统一取消框架。为每个对象创建一个CancellationTokenSource 并将其CancellationToken 传递给父任务（将其传递给它的每个子任务）。这允许取消一个对象，这可以在当前加载的属性完成后生效（而不是等到整个对象完成）。

要处理并发（或更准确地说，非-并发），请使用ParallelExtensionsExtras sample library 中的OrderedTaskScheduler。每个Task 只代表一个需要调度的工作单元，通过使用OrderedTaskScheduler，您可以确保顺序执行（在ThreadPool 线程上）。

可以通过创建 UI 更新 Task 并将其调度到 UI 线程来完成 UI 进度更新。我有一个 on my blog 的示例，我将一些更笨拙的方法包装到 ProgressReporter 辅助类型中。

Task 类型的一个优点是它以自然的方式传播异常和取消；这些通常是设计一个系统来处理像你这样的问题的更困难的部分。

【讨论】：

有趣，会去看看。