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C#中级-常用多线程操作(持续更新)

一、前言

      多线程操作一直是编程的常用操作,掌握好基本的操作可以让程序运行的更加有效。本文不求大而全,只是将我自己工作中常常用到的多线程操作做个分类和总结。平时记性不好的时候还能看看。本文参考了多篇园子里的精彩博文,在文章最后会贴出具体来源,感谢他们的无私奉献。

 

二、关于线程

(1) 为何使用线程:

      可以使用线程将代码同其他代码隔离,提高应用程序的可靠性;

      可以使用线程来简化编码;

      可以使用线程来实现并发执行。

(2) 进程、应用程序域以及线程的关系:

      进程(Process)是Windows系统中的一个基本概念,它包含着一个运行程序所需要的资源。进程之间是相对独立的,一个进程无法访问另一个进程的数据(除非利用分布式计算方式),一个进程运行的失败也不会影响其他进程的运行,Windows系统就是利用进程把工作划分为多个独立的区域的。进程可以理解为一个程序的基本边界。

      应用程序域(AppDomain)是一个程序运行的逻辑区域,它可以视为一个轻量级的进程,.NET的程序集正是在应用程序域中运行的,一个进程可以包含有多个应用程序域,一个应用程序域也可以包含多个程序集。在一个应用程序域中包含了一个或多个上下文context,使用上下文CLR就能够把某些特殊对象的状态放置在不同容器当中。

      线程(Thread)是进程中的基本执行单元,在进程入口执行的第一个线程被视为这个进程的主线程。

      关系图如下:

技术分享

三、Thread

      Thread可能是除了Task之外用的最多的多线程类。一般用法:

// one thread
Thread thread = new ThreadStart(functiion);
thread.Start();

// thread.join
Thread ThreadA = new Thread(delegate()
{
  //do something      
});
  
Thread ThreadB = new Thread(delegate()
{       
  //do something;  
  
      ThreadA.Join();
  
  //do another thing      
});
  
//启动线程
ThreadA.Start();
ThreadB.Start();

//一开始,两个线程相互交替运行,当线程B运行到线程A的join时,会先让线程A执行完,然后线程B再继续执行。你可以理解为超车,一开始两者互不相让,当join时,线程A超车了线程B

 

四、ThreadPool

        由于线程的创建和销毁需要耗费一定的开销,过多的使用线程会造成内存资源的浪费,出于对性能的考虑,于是引入了线程池的概念。线程池维护一个请求队列,线程池的代码从队列提取任务,然后委派给线程池的一个线程执行,线程执行完不会被立即销毁,这样既可以在后台执行任务,又可以减少线程创建和销毁所带来的开销。

       如果一个线程的时间非常长,就没必要用线程池了(不是不能作长时间操作,而是不宜。),况且我们还不能控制线程池中线程的开始、挂起、和中止。

ThreadPool.QueueUserWorkItem(function,parameter);

 

五、Task

      Task是我用的最多的多线程方式,一般使用的方法如下:  

// one task
var task = new Task(() =>{
// do something
}); task.Start();
// task one by one
var task = new Task(() =>{
 // do something  
});

Task task2 = task.ContinueWith(()=>{
// do something  
});
task.Start();

//
many tasks var tasks = new Task[PackCount]; //多线程任务 for (int index = 0; index < PackCount; index++) { int Threadindex = index; var task = new Task(() => { // do something } }); tasks[Threadindex] = task; task.Start(); } Task.WaitAll(tasks); //等待所有线程完成 //Task.WaitAny(tasks); //等待一个线程完成继续执行主程序

//Task.Factory
Task.Factory.StartNew(()=>{ // do something });

 

六、Invoke、BeginInvoke、DynamicInvoke

      此处主要说明的是delegate下的各种Invoke

      Invoke (委托方法执行在调用处同一个线程中

delegate void MyDelegate();

MyDelegate del = new MyDelegate(Function);
del .Invoke();     //使用到委托的invoke方法

 

      BeginInvoke(它从线程池中抓取一个空闲线程,来委托执行方法)

A情况:使用IAsyncResult.IsCompleted判断子线程是否执行完毕

delegate T MyDelegate();

MyDelegate del = new MyDelegate(Function);

IAsyncResult result = del.BeginInvoke(parameter,null,null);

//if the branch thread is not completed
while(!result.IsCompleted)  
{
    // the main thread do another thing
}

T data = del.EndInvoke(result); 
// var data is the result of Function with parameter

 

B情况:使用IAsyncResult.AsyncWaitHandle.WaitOne(timeout)判断子线程是否执行完毕

delegate T MyDelegate();

MyDelegate del = new MyDelegate(Function);

IAsyncResult result = del.BeginInvoke(parameter,null,null);

//if the branch thread is not completed
while(!result.AsyncWaitHandle.WaitOne(int timeout))  
{
    // the main thread do another thing
}

T data = del.EndInvoke(result); 
// var data is the result of Function with parameter

 

C情况:使用WaitHandle.WaitAll(WaitHandle[],timeout)判断子线程是否执行完毕

delegate T MyDelegate();

MyDelegate del = new MyDelegate(Function);

IAsyncResult result = del.BeginInvoke(parameter,null,null);

WaitHandle[] waitHandleList = new WaitHandle[] { result.AsyncWaitHandle,........ };

while (!WaitHandle.WaitAll(waitHandleList,int timeout))
{
    // the main thread do another thing
}

T data = del.EndInvoke(result); 
// var data is the result of Function with parameter

 

D情况:使用轮询方式来检测异步方法的状态非常麻烦,而且效率不高,为此需要使用回调函数。主线程可以安心做自己的事,而异步线程完成操作后执行回调函数即可。回调函数依然是在异步线程上,而非主线程上。

delegate T MyDelegate();

MyDelegate del = new MyDelegate(Function);

IAsyncResult result = del.BeginInvoke(parameter,new AsyncCallback(callbackFunction),object);

....MainThread do somethng...

static void callbackFunction(IAsyncResult result)
{
     AsyncResult  _result = (AsyncResult )result;

     MyDelegate del = (MyDelegate)_result.AsyncDelegate;

     T data = del.EndInvoke(_result);

     T1 objectReciever = (T1)result.AsyncResult; //object=result.AsyncResult
}

 

        DynamicInvoke:

       与Delegate.Invoke类似,同步,且同线程,唯一不同的是,是采用后期绑定的方式来调用委托方法,所以时间代价较大。

工作实例:在WPF中出现一种异常:“调用线程无法访问此对象,因为另一个线程拥有该对象。

情况A:假设发生该异常的代码是在xaml.cs文件中,那么Dispatcher.Invoke已经够用了。

情况B: 假设发生该异常的代码是在.cs文件中,那么在Stack Overflow上有一招:

 1 private void RaiseEventOnUIThread(Delegate theEvent, object[] args)
 2 {
 3       foreach (Delegate d in theEvent.GetInvocationList())
 4       {
 5             ISynchronizeInvoke syncer = d.Target as ISynchronizeInvoke;
 6             if (syncer == null)  //静态函数为null
7 { 8 d.DynamicInvoke(args); 9 } 10 else 11 { 12 syncer.BeginInvoke(d, args); //在创建了此对象的线程上异步执行委托 13 } 14 } 15 }

    

References:

【1】http://blog.sina.com.cn/s/blog_5a6f39cf0100qtzf.html

【2】http://www.cnblogs.com/slikyn/articles/1525940.html

【3】http://kb.cnblogs.com/page/130487/#t3

【4】http://blog.csdn.net/soft_123456/article/details/38819877

【5】http://www.cnblogs.com/laoyur/archive/2011/04/14/2016025.html

【6】http://blog.csdn.net/cselmu9/article/details/8274556

【7】http://stackoverflow.com/questions/1698889/raise-events-in-net-on-the-main-ui-thread

C#中级-常用多线程操作(持续更新)