C#多線程 ppt課件

1、C#多線程技術(shù),主要內(nèi)容,1多線程概述 2thread類 3線程的生命周期 4線程的優(yōu)先級(jí) 5線程的同步 6多線程的自動(dòng)管理,6.1 線程概述,進(jìn)程：是應(yīng)用程序的一個(gè)運(yùn)行例程，是應(yīng)用程序的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行過(guò)程。 線程：是進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行單元；是操作系統(tǒng)分配CPU時(shí)間的基本單元。 Windows是一個(gè)支持多線程的系統(tǒng)。進(jìn)程相當(dāng)于一個(gè)容器，一個(gè)進(jìn)程可以包含若干個(gè)線程。,多線程的概念,多線程：在同一時(shí)間執(zhí)行多個(gè)任務(wù)的功能，稱為多線程或自由線程。 多線程的優(yōu)點(diǎn)：提高CPU利用率。 主要缺點(diǎn)： 對(duì)資源的共享訪問(wèn)可能造成沖突（對(duì)共享資源的訪問(wèn)進(jìn)行同步或控制） ；程序的整體運(yùn)行速度減慢等等。 但從微觀上講，對(duì)單

2、CPU線程還是串行的。,多線程,程序 1,線程 1,線程 2,線程 3,單獨(dú)的執(zhí)行路徑,多線程,在以下情況中可能要使用到多線程：,程序需要同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)或多個(gè)任務(wù),程序要等待某事件的發(fā)生，例如用戶輸入、文件操作、網(wǎng)絡(luò)操作、搜索等,后臺(tái)程序,任何程序在執(zhí)行時(shí)，至少有一個(gè)主線程。主線程創(chuàng)建其他的附加線程。第一個(gè)線程總是Main()方法，因?yàn)榈谝粋€(gè)線程是由.NET運(yùn)行庫(kù)開(kāi)始執(zhí)行的，Main()方法是.NET運(yùn)行庫(kù)選擇的第一個(gè)方法。,主線程,6.2 .NET對(duì)多線程的支持,在.NET程序設(shè)計(jì)中，線程是使用Thread類（或Timer類（線程計(jì)數(shù)器）、ThreadPool類（線程池）來(lái)處理的，這些類在Sy

3、stem.Threading命名空間中： Thread類：（實(shí)現(xiàn)線程的主要方法）一個(gè)Thread實(shí)例管理一個(gè)線程，即執(zhí)行序列。通過(guò)簡(jiǎn)單實(shí)例化一個(gè)Thread對(duì)象，就可以創(chuàng)建一個(gè)線程，然后通過(guò)Thread對(duì)象提供的方法對(duì)線程進(jìn)行管理。 Timer類：適用于間隔性的完成任務(wù)。 ThreadPool：適用于多個(gè)小的線程。,Thread類的主要屬性,1、CurrentThread：獲取當(dāng)前正在運(yùn)行的線程。 2、Name：獲取或設(shè)置線程的名稱。 3、Priority：獲取或設(shè)置線程的優(yōu)先級(jí)。 4、TreadState：獲取或設(shè)置線程的當(dāng)前狀態(tài)。 5、IsBackground：指示線程是否為后臺(tái)線程。 6

4、、IsAlive：指示當(dāng)前線程的執(zhí)行狀態(tài)。 7、CurrentContext：獲取線程其中執(zhí)行的當(dāng)前上下文。,Thread類的主要方法,1、Start：?jiǎn)?dòng)線程。 2、Suspend；掛起線程。 3、Resume：繼續(xù)已掛起的線程。 4、Interrupt：中斷處于WaitSleepJoin線程狀態(tài)的線程。 5、Join：阻塞調(diào)用線程，直到某個(gè)線程終止時(shí)為止。 6、Sleep：將當(dāng)前線程阻塞指定的毫秒數(shù)。（休眠） 7、Abort：終止線程。 8、ResetAbort：取消為當(dāng)前線程請(qǐng)求的Abort。,線程的建立與啟動(dòng),新建一個(gè)線程的過(guò)程：只需將其聲明并為其提供線程起始點(diǎn)處的方法委托，再用Thr

5、ead.Start()方法啟動(dòng)該線程 （1）Thread a=new Thread(new ThreadStart(b); 其中，b為新建過(guò)程中執(zhí)行的過(guò)程名。 （2）調(diào)用Thread.Start()方法啟動(dòng)該線程a.Start();,常用委托（了解）,在System.Threading中，ThreadStart、ParameterizedThreadStart是最常用到的委托。 在C#中，線程入口是通過(guò)ThreadStart代理（delegate）來(lái)提供的，ThreadStart相當(dāng)于一個(gè)函數(shù)指針，指向線程要執(zhí)行的函數(shù)，當(dāng)調(diào)用Thread.Start()方法后，線程就開(kāi)始執(zhí)行ThreadSta

6、rt所代表或者說(shuō)指向的函數(shù)。 由ThreadStart生成的線程是最直接的方式。 ParameterizedThreadStart是為異步觸發(fā)帶參數(shù)的方法而設(shè)的。,線程的休眠、掛起、恢復(fù)與終止,線程的休眠和掛起 （1）調(diào)用Thread.Sleep()方法將當(dāng)前線程休眠指定的時(shí)間。 注：Sleep()方法指定的時(shí)間以毫秒為單位。 （2）調(diào)用s1.Suspend() 方法將線程掛起 區(qū)別：前者為靜態(tài)方法，并且使線程立即暫停一定時(shí)間；后者為實(shí)例方法，不會(huì)使線程立即停止執(zhí)行，直到線程到達(dá)安全點(diǎn)之后，它才將該線程暫停。 線程的恢復(fù)與終止 調(diào)用Resume()方法將線程恢復(fù)； 調(diào)用Abort()方法將線程

7、終止；,Join 、Interrupt,Join()：使一個(gè)線程等待另一個(gè)線程停止（讓渡優(yōu)先權(quán)） 當(dāng)前線程調(diào)用別的線程Join時(shí)，當(dāng)前線程就會(huì)進(jìn)入等待狀態(tài)，等待調(diào)用線程完成所有操作后，當(dāng)前線程才能繼續(xù)執(zhí)行（假設(shè)在A線程中調(diào)用了B.Join()那么就好像A對(duì)B說(shuō)“B同志你趕快做，等你做完了我再繼續(xù)”）。 Interrupt()：中斷處于JoinWait（？有木有）Sleep線程狀態(tài)的線程。（？如何繼續(xù)執(zhí)行）,終止線程（Abort）,若想終止正在運(yùn)行的線程，可以使用Abort（）方法。在使用Abort（）的時(shí)候，將引發(fā)一個(gè)特殊異常 ThreadAbortException 。 若想在線程終止前恢復(fù)

8、線程的執(zhí)行，可以在捕獲異常后 ，在catch（ThreadAbortException ex）. 中調(diào)用Thread.ResetAbort（）取消終止。,線程的生命周期,線程的生命周期,前臺(tái)線程和后臺(tái)線程,Thread.Start()啟動(dòng)的線程默認(rèn)為前臺(tái)線程，應(yīng)用程序域必須等待所有前臺(tái)線程運(yùn)行結(jié)束后，才會(huì)自動(dòng)卸載。 后臺(tái)線程： 將線程thread的IsBackground屬性，設(shè)置為true，把線程設(shè)置為后臺(tái)線程！這時(shí)應(yīng)用程序域?qū)⒃谥骶€程完成時(shí)就被卸載，而不會(huì)等待異步線程的運(yùn)行。,6.4 線程的優(yōu)先級(jí),當(dāng)線程之間爭(zhēng)奪CPU時(shí)間時(shí)，CPU按照是線程的優(yōu)先級(jí)給予服務(wù)的。高優(yōu)先級(jí)的線程可以完全阻止低

9、優(yōu)先級(jí)的線程執(zhí)行，因此在改變線程的優(yōu)先級(jí)時(shí)要小心。 每個(gè)線程在創(chuàng)建時(shí)其優(yōu)先級(jí)為: ThreadPriority.Normal 線程的優(yōu)先級(jí)定義為ThreadPriority枚舉類型，如下表：,6.5 線程的同步（異步）,同步：是指在某一時(shí)刻只有一個(gè)線程可以訪問(wèn)某共享數(shù)據(jù). 異步：多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)某個(gè)共享數(shù)據(jù)，會(huì)造成數(shù)據(jù)混亂。 背景： 當(dāng)多個(gè)線程共享數(shù)據(jù)，其中一個(gè)或多個(gè)線程要修改數(shù)據(jù)時(shí)，有可能引起數(shù)據(jù)不統(tǒng)一等問(wèn)題。,2、在C#中處理同步,通過(guò)對(duì)指定對(duì)象的加鎖和解鎖可以實(shí)現(xiàn)同步代碼段的訪問(wèn)。 在.NET的System.Threading命名空間中提供了Monitor類來(lái)實(shí)現(xiàn)加鎖與解鎖。該類中的方法

10、都是靜態(tài)的。如下表：,Monitor(監(jiān)視器),Monitor.Enter(object)方法是獲取鎖，Monitor.Exit(object)方法是釋放鎖，為了避免在獲取鎖后發(fā)生異常，導(dǎo)致鎖無(wú)法釋放，所以要在finally塊中釋放鎖。 try Monitor.Enter(object); /do something finally Monitor.Exit(object); ,C#中 lock關(guān)鍵字提供了與Monitoy.Enter和Monitoy.Exit同樣的功能，這種方法用在你的代碼段不能被其他獨(dú)立的線程中斷的情況。通過(guò)對(duì)Monitor類的簡(jiǎn)易封裝，lock為同步訪問(wèn)變量提供了一個(gè)非常

11、簡(jiǎn)單的方式，其用法如下： lock(this) / 要使用的語(yǔ)句 lock語(yǔ)句把變量放在圓括號(hào)中，以包裝對(duì)象，稱為獨(dú)占鎖或排它鎖。當(dāng)執(zhí)行帶有l(wèi)ock關(guān)鍵字的復(fù)合語(yǔ)句時(shí)，獨(dú)占鎖會(huì)保留下來(lái)。當(dāng)變量被包裝在獨(dú)占鎖中時(shí)，其他線程就不能訪問(wèn)該變量。如果在上面的代碼中使用獨(dú)占鎖，在執(zhí)行復(fù)合語(yǔ)句時(shí)，這個(gè)線程就會(huì)失去其時(shí)間片。如果下一個(gè)獲得時(shí)間片的線程試圖訪問(wèn)變量，就會(huì)被拒絕。Windows會(huì)讓其他線程處于睡眠狀態(tài)，直到解除了獨(dú)占鎖為止。,lock 與Monitor 區(qū)別 lock 鎖定一段代碼，Monitor 鎖定一個(gè)對(duì)象。 Monitor 類可以鎖定一個(gè)對(duì)象，一個(gè)線程只有得到這把鎖才可以對(duì)該對(duì)象進(jìn)行操作。

12、對(duì)象鎖機(jī)制保證了 在可能引起混亂的情況下一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)線程可以訪問(wèn)這個(gè)對(duì)象。,3、同步時(shí)要注意的問(wèn)題,線程同步會(huì)降低性能。原因有兩個(gè)： 一、在對(duì)象上放置和解開(kāi)鎖會(huì)帶來(lái)某些系統(tǒng)開(kāi)銷（較小） 二、線程同步使用得越多，等待釋放對(duì)象的線程就越多。如果一個(gè)線程在對(duì)象上放置了一個(gè)鎖，需要訪問(wèn)該對(duì)象的其他線程就只能暫停執(zhí)行，直到該鎖被解開(kāi)，才能繼續(xù)執(zhí)行。lock語(yǔ)句在某種意義上就是臨時(shí)禁用應(yīng)用程序的多線程功能，也就臨時(shí)刪除了多線程的各種優(yōu)勢(shì)。,對(duì)于線程，系統(tǒng)在創(chuàng)建時(shí)不僅要給其分配資源，而且還要在線程之間互相切換、銷毀，這些都會(huì)造成程序性能降低。 線程池并不會(huì)在CLR初始化的時(shí)候立刻建立線程，而是在應(yīng)用程序

13、要?jiǎng)?chuàng)建線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)時(shí)，線程池才初始化一個(gè)線程。在完成任務(wù)以后，該線程不會(huì)自行銷毀，而是以掛起的狀態(tài)返回到線程池。直到應(yīng)用程序再次向線程池發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，線程池里掛起的線程就會(huì)再度激活執(zhí)行任務(wù)。這樣既節(jié)省了建立線程所造成的性能損耗，也可以讓多個(gè)任務(wù)反復(fù)重用同一線程，從而在應(yīng)用程序生存期內(nèi)節(jié)約大量開(kāi)銷。,多線程的自動(dòng)管理：ThreadPool（線程池）,6.6多線程的自動(dòng)管理,下列情況下考慮線程池： 一： 應(yīng)用程序中，線程把大部分的時(shí)間花費(fèi)在等待狀態(tài)，等待某個(gè)事件發(fā)生，然后才能給予響應(yīng)，這一般使用 ThreadPool（線程池）來(lái)解決； 二：線程平時(shí)都處于休眠狀態(tài)，只是周期性地被喚醒這一般使用 Ti

14、mer（定時(shí)器）來(lái)解決；,線程池中的線程默認(rèn)為后臺(tái)線程，即它們的IsBackground 屬性為 true。這意味著在所有的前臺(tái)線程都已退出后，線程池線程會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。線程池通過(guò)線程命名空間的ThreadPool類來(lái)實(shí)現(xiàn)，要請(qǐng)求由線程池中的一個(gè)線程來(lái)處理你的任務(wù)，需要調(diào)用QueueUserWorkItem方法。 代碼：ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(ThreadInvoke);,多線程的自動(dòng)管理：ThreadPool（線程池）,Timer 類： 設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)執(zhí)行用戶指定的函數(shù)。定時(shí)器啟動(dòng)后，系統(tǒng)將自動(dòng)建立一個(gè)新的線程，執(zhí)行用戶指定的函數(shù)。 初始化： Timer timer = new Timer(timerDelegate, s,1000, 1000);,多線程的自動(dòng)管理(定時(shí)器Timer),6.7 應(yīng)用實(shí)例,(兩個(gè)關(guān)于線程或進(jìn)程的例子) 綜合例題1：通過(guò)Process類獲