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C#线程的定义和使用实例解析
2018-07-27 15:23:31         来源:bruce135lee的专栏  
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一、C# Thread类的基本用法

通过System.Threading.Thread类可以开始新的线程,并在线程堆栈中运行静态或实例方法。可以通过Thread类的的构造方法传递一个无参数,并且不返回值(返回void)的委托(ThreadStart),这个委托的定义如下:

[ComVisibleAttribute(true)]

public delegate void ThreadStart()

我们可以通过如下的方法来建立并运行一个线程。

 1 using System;  
 2 using System.Collections.Generic;  
 3 using System.Linq;  
 4 using System.Text;  
 5 using System.Threading;  
 6  
 7 namespace MyThread  
 8 {  
 9     class Program  
10     {  
11         public static void myStaticThreadMethod()  
12         {  
13             Console.WriteLine("myStaticThreadMethod");  
14         }  
15         static void Main(string[] args)  
16         {  
17             Thread thread1 = new Thread(myStaticThreadMethod);  
18             thread1.Start();  // 只要使用Start方法,线程才会运行  
19         }  
20     }  
21 }  
22  

除了运行静态的方法,还可以在线程中运行实例方法,代码如下:

 1 using System;  
 2 using System.Collections.Generic;  
 3 using System.Linq;  
 4 using System.Text;  
 5 using System.Threading;  
 6  
 7 namespace MyThread  
 8 {  
 9     class Program  
10     {  
11         public void myThreadMethod()  
12         {  
13             Console.WriteLine("myThreadMethod");  
14         }  
15         static void Main(string[] args)  
16         {  
17             Thread thread2 = new Thread(new Program().myThreadMethod);  
18             thread2.Start();  
19         }  
20     }  
21 }  
22  

如果读者的方法很简单,或出去某种目的,也可以通过匿名委托或Lambda表达式来为Thread的构造方法赋值,代码如下:

1 Thread thread3 = new Thread(delegate() { Console.WriteLine("匿名委托"); });  
2 thread3.Start();  
3  
4 Thread thread4 = new Thread(( ) => { Console.WriteLine("Lambda表达式"); });  
5 thread4.Start();  
6  

其中Lambda表达式前面的( )表示没有参数。

为了区分不同的线程,还可以为Thread类的Name属性赋值,代码如下:

1 Thread thread5 = new Thread(()=>{ Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name); });  
2 thread5.Name = "我的Lamdba";  
3 thread5.Start(); 

如果将上面thread1至thread5放到一起执行,由于系统对线程的调度不同,输出的结果是不定的,如图1是一种可能的输出结果。

一种可能的输出结果

图1

二、 定义一个线程类

我们可以将Thread类封装在一个MyThread类中,以使任何从MyThread继承的类都具有多线程能力。MyThread类的代码如下:

 1 using System;  
 2 using System.Collections.Generic;  
 3 using System.Linq;  
 4 using System.Text;  
 5 using System.Threading;  
 6 namespace MyThread  
 7 {  
 8    abstract class MyThread  
 9     {  
10        Thread thread = null;  
11  
12        abstract public void run();      
13  
14         public void start()  
15         {  
16             if (thread == null)  
17                 thread = new Thread(run);  
18             thread.Start();  
19         }  
20     }  
21 }  
22  

可以用下面的代码来使用MyThread类。

 1 class NewThread : MyThread  
 2 {  
 3       override public void run()  
 4       {  
 5           Console.WriteLine("使用MyThread建立并运行线程");  
 6       }  
 7   }  
 8  
 9   static void Main(string[] args)  
10   {  
11  
12       NewThread nt = new NewThread();  
13       nt.start();  
14   }  
15  

我们还可以利用MyThread来为线程传递任意复杂的参数。详细内容见下节。

三、C# Thread类:为线程传递参数

Thread类有一个带参数的委托类型的重载形式。这个委托的定义如下:

[ComVisibleAttribute(false)]

public delegate void ParameterizedThreadStart(Object obj)

这个Thread类的构造方法的定义如下:

publicThread(ParameterizedThreadStartstart);

下面的代码使用了这个带参数的委托向线程传递一个字符串参数:

 1 public static void myStaticParamThreadMethod(Object obj)  
 2 {  
 3     Console.WriteLine(obj);  
 4 }  
 5  
 6 static void Main(string[] args)  
 7 {  
 8       Thread thread = new Thread(myStaticParamThreadMethod);  
 9       thread.Start("通过委托的参数传值");  
10 }  
11  

要注意的是,如果使用的是不带参数的委托,不能使用带参数的Start方法运行线程,否则系统会抛出异常。但使用带参数的委托,可以使用thread.Start()来运行线程,这时所传递的参数值为null。

也可以定义一个类来传递参数值,如下面的代码如下:

 1 class MyData  
 2 {  
 3     private String d1;  
 4     private int d2;  
 5     public MyData(String d1, int d2)  
 6     {  
 7           this.d1 = d1;  
 8           this.d2 = d2;  
 9     }  
10     public void threadMethod()  
11     {  
12           Console.WriteLine(d1);  
13           Console.WriteLine(d2);  
14     }  
15 }  
16  
17 MyData myData = new MyData("abcd",1234);  
18 Thread thread = new Thread(myData.threadMethod);  
19 thread.Start();  
20  

如果使用在第二节定义的MyThread类,传递参数会显示更简单,代码如下:

class NewThread : MyThread  
{  
    private String p1;  
    private int p2;  
    public NewThread(String p1, int p2)  
    {  
        this.p1 = p1;  
        this.p2 = p2;  
    }  
 
    override public void run()  
    {  
        Console.WriteLine(p1);  
        Console.WriteLine(p2);  
    }  
}  
 
NewThread newThread = new NewThread("hello world", 4321);  
newThread.start();  
 

四、前台和后台线程

使用Thread建立的线程默认情况下是前台线程,在进程中,只要有一个前台线程未退出,进程就不会终止。主线程就是一个前台线程。而后台线程不管线程是否结束,只要所有的前台线程都退出(包括正常退出和异常退出)后,进程就会自动终止。一般后台线程用于处理时间较短的任务,如在一个Web服务器中可以利用后台线程来处理客户端发过来的请求信息。而前台线程一般用于处理需要长时间等待的任务,如在Web服务器中的监听客户端请求的程序,或是定时对某些系统资源进行扫描的程序。下面的代码演示了前台和后台线程的区别。

1 public static void myStaticThreadMethod()  
2 {  
3     Thread.Sleep(3000);  
4 }  
5  
6 Thread thread = new Thread(myStaticThreadMethod);  
7 // thread.IsBackground = true;  
8 thread.Start();  

如果运行上面的代码,程序会等待3秒后退出,如果将注释去掉,将thread设成后台线程,则程序会立即退出。

要注意的是,必须在调用Start方法之前设置线程的类型,否则一但线程运行,将无法改变其类型。

通过BeginXXX方法运行的线程都是后台线程。

五、C# Thread类:判断多个线程是否都结束的两种方法

确定所有线程是否都完成了工作的方法有很多,如可以采用类似于对象计数器的方法,所谓对象计数器,就是一个对象被引用一次,这个计数器就加1,销毁引用就减1,如果引用数为0,则垃圾搜集器就会对这些引用数为0的对象进行回收。

方法一:线程计数器

线程也可以采用计数器的方法,即为所有需要监视的线程设一个线程计数器,每开始一个线程,在线程的执行方法中为这个计数器加1,如果某个线程结束(在线程执行方法的最后为这个计数器减1),为这个计数器减1。然后再开始一个线程,按着一定的时间间隔来监视这个计数器,如是棕个计数器为0,说明所有的线程都结束了。当然,也可以不用这个监视线程,而在每一个工作线程的最后(在为计数器减1的代码的后面)来监视这个计数器,也就是说,每一个工作线程在退出之前,还要负责检测这个计数器。使用这种方法不要忘了同步这个计数器变量啊,否则会产生意想不到的后果。

方法二:使用Thread.join方法

join方法只有在线程结束时才继续执行下面的语句。可以对每一个线程调用它的join方法,但要注意,这个调用要在另一个线程里,而不要在主线程,否则程序会被阻塞的。

个人感觉这种方法比较好。

线程计数器方法演示:

 1     class ThreadCounter : MyThread  
 2     {  
 3         private static int count = 0;  
 4         private int ms;  
 5         private static void increment()  
 6         {  
 7             lock (typeof(ThreadCounter))  // 必须同步计数器  
 8             {  
 9                 count++;  
10             }  
11         }  
12         private static void decrease()  
13         {  
14             lock (typeof(ThreadCounter))  
15             {  
16                 count--;  
17             }  
18         }  
19         private static int getCount()  
20         {  
21             lock (typeof(ThreadCounter))  
22             {  
23                 return count;  
24             }  
25         }  
26         public ThreadCounter(int ms)  
27         {  
28             this.ms = ms;  
29         }  
30         override public void run()  
31         {  
32             increment();  
33             Thread.Sleep(ms);  
34             Console.WriteLine(ms.ToString()+"毫秒任务结束");  
35             decrease();  
36             if (getCount() == 0)  
37                 Console.WriteLine("所有任务结束");  
38         }  
39     }  
40  
41  
42 ThreadCounter counter1 = new ThreadCounter(3000);  
43 ThreadCounter counter2 = new ThreadCounter(5000);  
44 ThreadCounter counter3 = new ThreadCounter(7000);  
45  
46 counter1.start();  
47 counter2.start();  
48 counter3.start();  
49  

上面的代码虽然在大多数的时候可以正常工作,但却存在一个隐患,就是如果某个线程,假设是counter1,在运行后,由于某些原因,其他的线程并未运行,在这种情况下,在counter1运行完后,仍然可以显示出“所有任务结束”的提示信息,但是counter2和counter3还并未运行。为了消除这个隐患,可以将increment方法从run中移除,将其放到ThreadCounter的构造方法中,在这时,increment方法中的lock也可以去掉了。代码如:

1 public ThreadCounter(int ms)  
2 {  
3     this.ms = ms;  
4     increment();  
5 } 

运行上面的程序后,将显示如图2的结果。

图2

图2

使用Thread.join方法演示

 1 private static void threadMethod(Object obj)  
 2 {  
 3     Thread.Sleep(Int32.Parse(obj.ToString()));  
 4     Console.WriteLine(obj + "毫秒任务结束");  
 5 }  
 6 private static void joinAllThread(object obj)  
 7 {  
 8     Thread[] threads = obj as Thread[];  
 9     foreach (Thread t in threads)  
10         t.Join();  
11     Console.WriteLine("所有的线程结束");  
12 }  
13  
14 static void Main(string[] args)  
15 {  
16     Thread thread1 = new Thread(threadMethod);  
17     Thread thread2 = new Thread(threadMethod);  
18     Thread thread3 = new Thread(threadMethod);  
19  
20      thread1.Start(3000);  
21      thread2.Start(5000);  
22      thread3.Start(7000);  
23  
24      Thread joinThread = new Thread(joinAllThread);  
25      joinThread.Start(new Thread[] { thread1, thread2, thread3 });  
26  
27 }  
28  

在运行上面的代码后,将会得到和图2同样的运行结果。上述两种方法都没有线程数的限制,当然,仍然会受到操作系统和硬件资源的限制。

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