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漫谈多线程(上)

2014/8/22 16:24:50 VitoCorleone 程序员俱乐部我要评论(0)

摘要：hey，youguys. 好久不见了，最近忙着学习英文，处理一些杂事，所以没有来得及更新博客。公司目前没活，比较清闲。所以，有时间研究了一下<叩响C#之门>。据说作者是一位40多岁的初中数学老师，自学C#。40多岁的人自学编程，这份毅力很令人敬佩。这本书写的，是C#语言的基础知识。作者讲解的很清楚，读后很受益。很多之前一知半解，甚至一点都不懂得基础原理，现在豁然开朗。就像孔子所说:“朝闻道，夕死可矣。”这本书，真的适合初级
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hey，you guys.

好久不见了，最近忙着学习英文，处理一些杂事，所以没有来得及更新博客。公司目前没活，比较清闲。所以，有时间研究了一下<叩响C#之门>。据说作者是一位40多岁的初中数学老师，自学C#。40多岁的人自学编程，这份毅力很令人敬佩。这本书写的，是C#语言的基础知识。作者讲解的很清楚，读后很受益。很多之前一知半解，甚至一点都不懂得基础原理，现在豁然开朗。就像孔子所说:“朝闻道，夕死可矣。”这本书，真的适合初级.NET程序员读一下，真的很有帮助的。好了，书归正传，来开始我们今天的学习吧。

多线程这块，在.NET中属于深层次的技术了。今天，我们就来学习学习多线程的知识吧。

线程的概念

大家平时使用电脑，可以一边听音乐，一边下载电影，一边浏览网页。那么电脑它是如何满足用户这种需求呢？原来操作系会创建三个应用程序，通过应用程序来执行用户的操作。每个应用程序被看作一条连续的指令流，CPU一条条执行这些指令流。但是早一些的电脑CPU不允许同一时间执行多条指令流，那么电脑又是如何做的呢？操作系统创建三个应用程序的同时，也创建了三个进程(Process)。进程不但包括了应用程序的指令流，还包括了运行应用程序所需的内存、寄存器等等。操作系统通过进程来执行应用程序。我们可以把进程看作是执行路线。操作系统通过”时间片轮转”来轮流执行这些进程。所以，宏观上进程是并发执行的，在微观上是交替进行的。也就是说，电脑并不是同时满足听音乐、下载电影、浏览网页的，CPU是交替执行的，只不过交替时间很短暂，我们感觉不到。我们设想这样一个场景，一个网页播放Flash的同时，网页上还有一个文本框，来接受用户的输入。这个网页需要一边播放Flash,一边接受用户的输入。Note (个人理解，CPU执行这个网页的进程指令，同时这个进程还要执行播放Flash、接受用户输入这两个指令)。如果是以前，我们需要很复杂的一段代码来实现这个需求。但是多线程(Multi-Threading)技术的出现，就可以很容易的实现这个需求了。可以在网页这个进程中创建两个线程，通过这两个线程来执行播放Flash、接受用户输入。我们可以把进程中的多个线程，看作是多条执行路线。一个进程中的多个线程，它们共享资源。所以，线程之间的切换要远远快于进程之间的切换，我们可以把线程看作是轻量级的进程(LightweightProcess)。操作系统通过调度程序来管理线程，不需程序员关心，我们只需编写好线程即可，线程是CPU调度的基本单位。

Thread类

计算机运行某个应用程序时，会创建一个进程，进程会创建多个线程，通过线程来执行工作,我们把执行某些工作的线程称为工作线程(Work Thread)。C#中，关于线程的处理，都是通过System.Threading命名空间下的Thread类来完成的。

Using System.Threading;   //别忘了添加引用

//声明一个线程的代码
Thread workThread=new Thread(entryPoint);

entryPoint:是入口方法，线程会从入口方法的第一行代码执行。大家应该可以看出，Thread类的构造函数的参数类型是一个委托类型。也就是说entryPoint的函数的返回值、参数取决于Thread类的构造函数的委托参数决定。

//Thread类的构造函数参数的委托类型
public delegate void ThreadStart();

public delegate void ParameterizedThreadStart(object obj);

入口方法，必须是ThreadStart或ParameterizedThreadStart的委托。

那么综上所述，如果要创建一个线程，需要两步.

//第一步 创建入口方法
private void EntryPoint()
{
  //线程的具体代码
   ...........
    ...........
}

//第二步 创建线程对象
Thread workThread=new Thread(EntryPoint);

线程的优先级

我们工作生活中，需要处理很多事情。一般当紧的事儿需要及时处理，不当紧的事儿可放在后面处理。线程处理指令也是一样的，也分当紧与不当紧。通过Thread类的Priority属性来设置线程的优先级。Priority属性是一个ThreadPriority枚举。这个枚举有以下5个优先等级:

Normal、AboveNormal、Highest、BelowNormal、Lowest。

我们跑一下程序来测试一下线程优先级:

            //workThread1线程
            Thread workThread1 = new Thread(delegate()
            {
                for (int i = 0; i < 100000000; i++)
                {
                    if (i % 1000000 == 0)
                    {
                        Console.Write("A");
                    }
                }
            });

            //workThread2线程
            Thread workThread2 = new Thread(delegate()
            {
                for (int i = 0; i < 100000000; i++)
                {
                    if (i % 1000000 == 0)
                    {
                        Console.Write("B");
                    }
                }
            });

            //启动线程
            workThread1.Start();
            workThread2.Start();

运行程序，效果如下图:

我们通过效果图看以看出，两个线程基本是平均交替执行的，看不出优先级的高低。因为，默认的线程优先级是一般(Normal)级别的。下面，我们修改一下程序，改变线程的优先级:

             //workThread1线程
            Thread workThread1 = new Thread(delegate()
            {
                for (int i = 0; i <= 500000000; i++)
                {
                    if (i % 1000000 == 0)
                    {
                        Console.Write('A');
                    }
                }
            });

            //workThread2线程
            Thread workThread2 = new Thread(delegate()
            {
                for (int i = 0; i <= 500000000; i++)
                {
                    if (i % 1000000 == 0)
                    {
                        Console.Write('B');
                    }
                }
            });

            //修改Thread的优先级
            workThread1.Priority = ThreadPriority.AboveNormal;
            workThread2.Priority = ThreadPriority.BelowNormal;
            //启动线程
            workThread1.Start();
            workThread2.Start();

            //主线程代码
            for (int i = 0; i <= 500000000; i++)
            {

                if (i % 1000000 == 0)
                {
                    Console.Write('M');
                }
            }

其实除了workThread1、workThread2还有一个主线程(Main Thread)。我们修改了一下主线程的代码，以便观察三个线程是如何交叉工作的。我们代码中把workThread的Priority的属性设置为高于一般(AboveNormal)、把workThread2的Priority属性设置为低于一般(BelowNormal)。此时运行程序的效果如下图:

QQ Photo20140822135626

Note that：优先级高，只能证明占用CPU的时间长，并不代表，只有执行完优先级高的线程，才会执行优先级低的线程。在图中，我们也可以看出，B也回出现在A之前的。

线程插入

我们可以通过Thread类的Join()方法，将两个原本交替执行的线程，变为顺序执行。我们通过代码来观察这个Join()方法:

          static void Main(string[] args)
             {
            
            //workThread1线程
            Thread workThread1 = new Thread(delegate()
            {
                for (int i = 0; i <= 500000000; i++)
                {
                    if (i % 1000000 == 0)
                    {
                        Console.Write('A');
                    }
                }
            });

            //workThread2线程
            Thread workThread2 = new Thread(delegate()
            {
                for (int i = 0; i <= 50000000; i++)
                {
                    if (i % 1000000 == 0)
                    {
                        Console.Write('B');
                    }
                }
                workThread1.Join();
                for (int i = 0; i <= 50000000; i++)
                {
                    if (i % 10000 == 0)
                    {
                        Console.Write('b');
                    }
                    
                }
            });

            
            //启动线程
              workThread1.Start();
            workThread2.Start();

      
        }

我们在线程workThread2的入口方法中，调用了workThread1的join()方法，此时当程序执行到join()方法时，workThread2就会停止工作，去执行workThread1，直到workThread1执行完毕，才会接着执行workThread2。程序运行结果如下图:

QQ Photo20140822141249

Join()方法，还可以接受一个表示毫秒的参数，当达到这个时间，不论是否执行完毕，都会退出。

线程状态

线程一共有7种状态，它们分别是未开始状态(UnStarted)、运行状态(Running)、等待睡眠插入状态(WaitSleepJoin)、挂起请求状态(SuspendRequested)、挂起状态(Suspended)、中止请求状态(AbortRequested)、中止状态(Stopped)。大家可以通过下面这幅图片来认识这7中状态:

QQ Photo20140822142019