NET将关于多线程的功能定义在System.docx

1、NET将关于多线程的功能定义在System.NET将关于多线程的功能定义在System.Threading名字空间中。因此，要使用多线程，必须先声明引用此名字空间（using System.Threading;）。 即使你没有编写多线程应用程序的经验，也可能听说过“启动线程”“杀死线程”这些词，其实除了这两个外，涉及多线程方面的还有诸如“暂停线程”“优先级”“挂起线程”“恢复线程”等等。下面将一个一个的解释。 a.启动线程 顾名思义，“启动线程”就是新建并启动一个线程的意思，如下代码可实现： Thread thread1 = new Thread(new ThreadStart( Count)

2、; 其中的Count 是将要被新线程执行的函数。 b.杀死线程 “杀死线程”就是将一线程斩草除根，为了不白费力气，在杀死一个线程前最好先判断它是否还活着（通过IsAlive属性），然后就可以调用Abort方法来杀死此线程。 c.暂停线程 它的意思就是让一个正在运行的线程休眠一段时间。如thread.Sleep(1000);就是让线程休眠1秒钟。 d.优先级 这个用不着解释了。Thread类中有一个ThreadPriority属性，它用来设置优先级，但不能保证操作系统会接受该优先级。一个线程的优先级可分为5种：Normal, AboveNormal, BelowNormal, Highest,

3、Lowest。具体实现例子如下: thread.Priority = ThreadPriority.Highest; e.挂起线程 Thread类的Suspend方法用来挂起线程，知道调用Resume，此线程才可以继续执行。如果线程已经挂起，那就不会起作用。 if (thread.ThreadState = ThreadState.Running) thread.Suspend(); f.恢复线程用来恢复已经挂起的线程，以让它继续执行，如果线程没挂起，也不会起作用。 if (thread.ThreadState = ThreadState.Suspended) thread.Resume();

4、 下面将列出一个例子，以说明简单的线程处理功能。此例子来自于帮助文档。一.多线程的概念Windows是一个多任务的系统，如果你使用的是windows 2000及其以上版本，你可以通过任务管理器查看当前系统运行的程序和进程。什么是进程呢？当一个程序开始运行时，它就是一个进程，进程所指包括运行中的程序和程序所使用到的内存和系统资源。而一个进程又是由多个线程所组成的，线程是程序中的一个执行流，每个线程都有自己的专有寄存器(栈指针、程序计数器等)，但代码区是共享的，即不同的线程可以执行同样的函数。多线程是指程序中包含多个执行流，即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务，也就是说允许单个

5、程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。浏览器就是一个很好的多线程的例子,在浏览器中你可以在下载JAVA小应用程序或图象的同时滚动页面,在访问新页面时,播放动画和声音,打印文件等。多线程的好处在于可以提高CPU的利用率任何一个程序员都不希望自己的程序很多时候没事可干，在多线程程序中，一个线程必须等待的时候，CPU可以运行其它的线程而不是等待，这样就大大提高了程序的效率。然而我们也必须认识到线程本身可能影响系统性能的不利方面，以正确使用线程： 线程也是程序，所以线程需要占用内存，线程越多占用内存也越多 多线程需要协调和管理，所以需要CPU时间跟踪线程 线程之间对共享资源的访问会相互影响，必须

6、解决竞用共享资源的问题 线程太多会导致控制太复杂，最终可能造成很多Bug基于以上认识，我们可以一个比喻来加深理解。假设有一个公司，公司里有很多各司其职的职员，那么我们可以认为这个正常运作的公司就是一个进程，而公司里的职员就是线程。一个公司至少得有一个职员吧，同理，一个进程至少包含一个线程。在公司里，你可以一个职员干所有的事，但是效率很显然是高不起来的，一个人的公司也不可能做大；一个程序中也可以只用一个线程去做事，事实上，一些过时的语言如fortune,basic都是如此，但是象一个人的公司一样，效率很低，如果做大程序，效率更低事实上现在几乎没有单线程的商业软件。公司的职员越多，老板就得发越多的

7、薪水给他们，还得耗费大量精力去管理他们，协调他们之间的矛盾和利益；程序也是如此，线程越多耗费的资源也越多，需要CPU时间去跟踪线程，还得解决诸如死锁，同步等问题。总之，如果你不想你的公司被称为“皮包公司”，你就得多几个员工；如果你不想让你的程序显得稚气，就在你的程序里引入多线程吧！本文将对C#编程中的多线程机制进行探讨，通过一些实例解决对线程的控制，多线程间通讯等问题。为了省去创建GUI那些繁琐的步骤，更清晰地逼近线程的本质，下面所有的程序都是控制台程序，程序最后的Console.ReadLine()是为了使程序中途停下来，以便看清楚执行过程中的输出。好了，废话少说，让我们来体验一下多线程的C

8、#吧！二.操纵一个线程任何程序在执行时，至少有一个主线程，下面这段小程序可以给读者一个直观的印象：/SystemThread.csusing System;using System.Threading;namespace ThreadTestclass RunItSTAThreadstatic void Main(string args)Thread.CurrentThread.Name=System Thread;/给当前线程起名为System ThreadConsole.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name+Status:+Thread.CurrentTh

9、read.ThreadState);Console.ReadLine();编译执行后你看到了什么？是的，程序将产生如下输出：System Threads Status:Running在这里，我们通过Thread类的静态属性CurrentThread获取了当前执行的线程，对其Name属性赋值“System Thread”，最后还输出了它的当前状态（ThreadState）。所谓静态属性，就是这个类所有对象所公有的属性，不管你创建了多少个这个类的实例，但是类的静态属性在内存中只有一个。很容易理解CurrentThread为什么是静态的虽然有多个线程同时存在，但是在某一个时刻，CPU只能执行其中一个

10、。就像上面程序所演示的，我们通过Thread类来创建和控制线程。注意到程序的头部，我们使用了如下命名空间：using System;using System.Threading;在.net framework class library中，所有与多线程机制应用相关的类都是放在System.Threading命名空间中的。其中提供Thread类用于创建线程，ThreadPool类用于管理线程池等等，此外还提供解决了线程执行安排，死锁，线程间通讯等实际问题的机制。如果你想在你的应用程序中使用多线程，就必须包含这个类。Thread类有几个至关重要的方法，描述如下： Start():启动线程 Slee

11、p(int):静态方法，暂停当前线程指定的毫秒数 Abort():通常使用该方法来终止一个线程 Suspend()：该方法并不终止未完成的线程，它仅仅挂起线程，以后还可恢复。 Resume():恢复被Suspend()方法挂起的线程的执行1下面我们就动手来创建一个线程，使用Thread类创建线程时，只需提供线程入口即可。线程入口使程序知道该让这个线程干什么事，在C#中，线程入口是通过ThreadStart代理（delegate）来提供的，你可以把ThreadStart理解为一个函数指针，指向线程要执行的函数，当调用Thread.Start()方法后，线程就开始执行ThreadStart所代表或

12、者说指向的函数。打开你的VS.net，新建一个控制台应用程序（Console Application），下面这些代码将让你体味到完全控制一个线程的无穷乐趣！/ThreadTest.csusing System;using System.Threading;namespace ThreadTestpublic class Alphapublic void Beta()while (true)Console.WriteLine(Alpha.Beta is running in its own thread.);public class Simplepublic static int Main()C

13、onsole.WriteLine(Thread Start/Stop/Join Sample);Alpha oAlpha = new Alpha();file:/这里创建一个线程，使之执行Alpha类的Beta()方法Thread oThread = new Thread(new ThreadStart(oAlpha.Beta);oThread.Start();while (!oThread.IsAlive);Thread.Sleep(1);oThread.Abort();oThread.Join();Console.WriteLine();Console.WriteLine(Alpha.Be

14、ta has finished);tryConsole.WriteLine(Try to restart the Alpha.Beta thread);oThread.Start();catch (ThreadStateException)Console.Write(ThreadStateException trying to restart Alpha.Beta. );Console.WriteLine(Expected since aborted threads cannot be restarted.);Console.ReadLine();return 0;这段程序包含两个类Alpha

15、和Simple，在创建线程oThread时我们用指向Alpha.Beta()方法的初始化了ThreadStart代理（delegate）对象，当我们创建的线程oThread调用oThread.Start()方法启动时，实际上程序运行的是Alpha.Beta()方法：Alpha oAlpha = new Alpha();Thread oThread = new Thread(new ThreadStart(oAlpha.Beta);oThread.Start();然后在Main()函数的while循环中，我们使用静态方法Thread.Sleep()让主线程停了1ms，这段时间CPU转向执行线程o

16、Thread。然后我们试图用Thread.Abort()方法终止线程oThread，注意后面的oThread.Join()，Thread.Join()方法使主线程等待，直到oThread线程结束。你可以给Thread.Join()方法指定一个int型的参数作为等待的最长时间。之后，我们试图用Thread.Start()方法重新启动线程oThread，但是显然Abort()方法带来的后果是不可恢复的终止线程，所以最后程序会抛出ThreadStateException异常。在这里我们要注意的是其它线程都是依附于Main()函数所在的线程的，Main()函数是C#程序的入口，起始线程可以称之为主线程

17、，如果所有的前台线程都停止了，那么主线程可以终止，而所有的后台线程都将无条件终止。而所有的线程虽然在微观上是串行执行的，但是在宏观上你完全可以认为它们在并行执行。读者一定注意到了Thread.ThreadState这个属性，这个属性代表了线程运行时状态，在不同的情况下有不同的值，于是我们有时候可以通过对该值的判断来设计程序流程。ThreadState在各种情况下的可能取值如下： Aborted：线程已停止 AbortRequested：线程的Thread.Abort()方法已被调用，但是线程还未停止 Background：线程在后台执行，与属性Thread.IsBackground有关 Run

18、ning：线程正在正常运行 Stopped：线程已经被停止 StopRequested：线程正在被要求停止 Suspended：线程已经被挂起（此状态下，可以通过调用Resume()方法重新运行） SuspendRequested：线程正在要求被挂起，但是未来得及响应 Unstarted：未调用Thread.Start()开始线程的运行 WaitSleepJoin：线程因为调用了Wait(),Sleep()或Join()等方法处于封锁状态上面提到了Background状态表示该线程在后台运行，那么后台运行的线程有什么特别的地方呢？其实后台线程跟前台线程只有一个区别，那就是后台线程不妨碍程序的终

19、止。一旦一个进程所有的前台线程都终止后，CLR（通用语言运行环境）将通过调用任意一个存活中的后台进程的Abort()方法来彻底终止进程。当线程之间争夺CPU时间时，CPU按照是线程的优先级给予服务的。在C#应用程序中，用户可以设定5个不同的优先级，由高到低分别是Highest，AboveNormal，Normal，BelowNormal，Lowest，在创建线程时如果不指定优先级，那么系统默认为ThreadPriority.Normal。给一个线程指定优先级，我们可以使用如下代码：/设定优先级为最低myThread.Priority=ThreadPriority.Lowest;通过设定线程的优

20、先级，我们可以安排一些相对重要的线程优先执行，例如对用户的响应等等。三.线程的同步和通讯生产者和消费者假设这样一种情况，两个线程同时维护一个队列，如果一个线程对队列中添加元素，而另外一个线程从队列中取用元素，那么我们称添加元素的线程为生产者，称取用元素的线程为消费者。生产者与消费者问题看起来很简单，但是却是多线程应用中一个必须解决的问题，它涉及到线程之间的同步和通讯问题。前面说过，每个线程都有自己的资源，但是代码区是共享的，即每个线程都可以执行相同的函数。但是多线程环境下，可能带来的问题就是几个线程同时执行一个函数，导致数据的混乱，产生不可预料的结果，因此我们必须避免这种情况的发生。C#提供了

21、一个关键字lock，它可以把一段代码定义为互斥段（critical section），互斥段在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。在C#中，关键字lock定义如下：lock(expression) statement_blockexpression代表你希望跟踪的对象，通常是对象引用。一般地，如果你想保护一个类的实例，你可以使用this；如果你希望保护一个静态变量（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就是互斥段的代码，这段代码在一个时刻内只可能被一个线程执行。下面是一个使用lock关键字的典型例子，我将在注释里向大家说明lo

22、ck关键字的用法和用途：/lock.csusing System; using System.Threading;internal class Accountint balance;Random r = new Random();internal Account(int initial)balance = initial;internal int Withdraw(int amount)if (balance = amount)Thread.Sleep(5);balance = balance - amount;return amount;elsereturn 0; / transaction

23、 rejectedinternal void DoTransactions()for (int i = 0; i 100; i+)Withdraw(r.Next(-50, 100); internal class Teststatic internal Thread threads = new Thread10;public static void Main()Account acc = new Account (0);for (int i = 0; i 10; i+)Thread t = new Thread(new ThreadStart(acc.DoTransactions);threa

24、dsi = t;for (int i = 0; i 10; i+)threadsi.Name=i.ToString();for (int i = 0; i 10; i+)threadsi.Start();Console.ReadLine();而多线程公用一个对象时，也会出现和公用代码类似的问题，这种问题就不应该使用lock关键字了，这里需要用到System.Threading中的一个类Monitor，我们可以称之为监视器，Monitor提供了使线程共享资源的方案。Monitor类可以锁定一个对象，一个线程只有得到这把锁才可以对该对象进行操作。对象锁机制保证了在可能引起混乱的情况下一个时刻只有一

25、个线程可以访问这个对象。Monitor必须和一个具体的对象相关联，但是由于它是一个静态的类，所以不能使用它来定义对象，而且它的所有方法都是静态的，不能使用对象来引用。下面代码说明了使用Monitor锁定一个对象的情形：.Queue oQueue=new Queue(); .Monitor.Enter(oQueue);./现在oQueue对象只能被当前线程操纵了Monitor.Exit(oQueue);/释放锁如上所示，当一个线程调用Monitor.Enter()方法锁定一个对象时，这个对象就归它所有了，其它线程想要访问这个对象，只有等待它使用Monitor.Exit()方法释放锁。为了保证线程

26、最终都能释放锁，你可以把Monitor.Exit()方法写在try-catch-finally结构中的finally代码块里。对于任何一个被Monitor锁定的对象，内存中都保存着与它相关的一些信息，其一是现在持有锁的线程的引用，其二是一个预备队列，队列中保存了已经准备好获取锁的线程，其三是一个等待队列，队列中保存着当前正在等待这个对象状态改变的队列的引用。当拥有对象锁的线程准备释放锁时，它使用Monitor.Pulse()方法通知等待队列中的第一个线程，于是该线程被转移到预备队列中，当对象锁被释放时，在预备队列中的线程可以立即获得对象锁。下面是一个展示如何使用lock关键字和Monitor类来实现线程的同步和通讯的例子，也是一个典型的生产者与消费者问题。这个例程中，生产者线程和消费者线程是交替进行的，生产者写入一个数，消费者立即读取并且显示，我将在注释中介绍该程序的精要所在。用到的系统命名空间如下：using System;using System.Threading;首先，我们定义一个被操作的对象的类Cell，在这个类里，有两个方法：ReadFromCell()和WriteToCell。消费者线程将调用ReadFromCell()读取cellContents的内容并且显示出来，生产者进程将调用WriteToCell()方法向cellContents写入数据。p