浅谈.NET下的多线程和并行计算（二）线程基本知识

首先来看看如何创建线程：

Console.WriteLine(Process.GetCurrentProcess().Threads.Count);
Thread t1 = new Thread(() =>
    {
        Thread.Sleep(1000);
        Thread t = Thread.CurrentThread;
        Console.WriteLine("Name: " + t.Name);
        Console.WriteLine("ManagedThreadId: " + t.ManagedThreadId);
        Console.WriteLine("State: " + t.ThreadState);
        Console.WriteLine("Priority: " + t.Priority);
        Console.WriteLine("IsBackground: " + t.IsBackground);
        Console.WriteLine("IsThreadPoolThread: " + t.IsThreadPoolThread);
    })
    {
        Name = "Thread1",
        Priority = ThreadPriority.Highest
    };
t1.Start();
Console.WriteLine(Process.GetCurrentProcess().Threads.Count);

我们在Thread的构造方法中传入一个Lambda表达式，对应ThreadStart委托（无参void返回值的方法）来构造一个线程任务。这段程序中有几个注意点：

1）从输出结果中可以看到，当前程序启动后就3三个线程，新开线程后显示为4个线程，在线程方法中休眠了一秒，防止主线程执行完次线程就过早结束了。

2）我们可以为线程设置一个名字，方便调试。我们也可以设置线程的优先级，这个在之后会有进一步介绍。

3）第7行，托管线程的唯一标识符，微软建议使用托管线程的Id而不是操作系统中线程的Id来跟踪线程。

4）第10行代码输出了当前线程不是后台线程，也就是是前台线程，这是默认值。进程会等待前台线程结束结束，而如果是后台线程的话，所有前台线程结束后后台线程自动终止。对于Windows GUI应用程序来说，使用后台线程很可能发生诡异现象，也就是在程序从任务管理器的应用程序一栏中消失后其进程还在，只能通过手动终止进程来释放内存。

5）第11行代码表明这个线程不是由线程池创建的，有关线程池见后文的介绍。

 

那么我们再来看看如何为线程传入参数，一种方式是使用匹配ParameterizedThreadStart委托（object参数void返回值）的方法：

new Thread((date) => Console.WriteLine(((DateTime)date).ToString())).Start(DateTime.Now);

由于参数是object类型的，我们在使用的时候不得不进行转换，而且还有一个问题就是不支持多个参数，如果要多个参数的话只能使用自定义的对象进行包装，我们还可以使用另外一种方法，那就是使用一个无参方法来包装线程方法主体：

new Thread(() => Add(1, 2)).Start();

static void Add(int i, int j)
{
    Console.WriteLine(i + j);
}

上述几行代码的运行结果如下：

 

再来看一下后台线程前台线程：

new Thread(() => Console.ReadLine()) { IsBackground = false }.Start();

这是默认情况，可以看到控制台一直在等待用户的输入，按回车后程序结束，如果把IsBackground属性设置为true的话，可以看到程序在运行后马上接结束了，并没有等待线程方法的结束。

之前说过线程的优先级属性，我们做一个实验：

bool b = true;
new Thread(() =>
{
    while (b)
    {
        i++;
    }
}) { Priority = ThreadPriority.Highest }.Start();

new Thread(() =>
{
    while (b)
    {
        j++;
    }
}) { Priority = ThreadPriority.Lowest }.Start();

Thread.Sleep(1000);
b = false;
Console.WriteLine("i: {0}, j: {1}", i, j);

开启两个线程做的事情很简单，累加一个静态变量的值，一个优先级最高，一个优先级最低，然后让主线程等待1秒输出结果：

 

从结果中可以看到，优先级高的线程得到运行的次数比优先级低的线程多那么一点，但即使是最低优先级的线程都有很大的机会来执行。

现在再来看看线程的中断：

Thread t2 = new Thread(() =>
    {
        try
        {
            while (true)
            {
                Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ThreadState);
                Thread.Sleep(1000);
            }
        }
        catch (ThreadAbortException abortException)
        {
            Console.WriteLine("catch");
            Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ThreadState);
            Console.WriteLine((string)abortException.ExceptionState);
        }
    });
t2.Start();
Thread.Sleep(2000);
t2.Abort("haha");
Thread.Sleep(100);
Console.WriteLine(t2.ThreadState);

在线程方法中，我们1秒输出一次线程的状态，然后主线程休眠2秒后中断线程，略微等待一点时间，等线程中断结束后再获取一次线程的状态。可以看到：

每一秒出现一次Running，2秒后由于线程中断处罚ThreadAbortException进入catch块，此时线程的状态是AbortRequested，也能接受到我们中断线程时传入的状态信息，最后线程的状态为Stopped。

现在再来看看线程的Join，用于阻塞调用线程等Join的线程完成，或传入一个时间，阻塞一定的时间：

Thread t3 = new Thread(() =>
    {
        for (int k = 0; k < 10; k++)
        {
            Thread.Sleep(100);
            Console.Write("X");
        }
        Console.WriteLine();
    });

Thread t4 = new Thread(() =>
{
    for (int k = 0; k < 10; k++)
    {
        Thread.Sleep(100);
        Console.Write("Y");
    }
    Console.WriteLine();
});

t3.Start();
t3.Join(TimeSpan.FromMilliseconds(500));
t4.Start();
Console.WriteLine();

这里可以看到，启动t3之后，我们让主线程阻塞500毫秒，这样的话t3应该已经输出若干X了，然后我们启动t4，随后的500毫秒，t3和t4交替输出X和Y，最后500毫秒由于t3已经结束，所以只会输出Y：

 

最后，再来看一个有趣的问题：

我们设置一个静态字段：

static int threadstaticvalue;

然后创建两个线程来循环累加这个值：

new Thread(() =>
{
    for (int l = 0; l < 100000; l++)
    {
        threadstaticvalue++;
    }
    Console.WriteLine("from {0}: {1}", Thread.CurrentThread.Name, threadstaticvalue);
}) { Name = "1" }.Start();

new Thread(() =>
{
    for (int m = 0; m < 200000; m++)
    {
        threadstaticvalue++;
    }
    Console.WriteLine("from {0}: {1}", Thread.CurrentThread.Name, threadstaticvalue);
}) { Name = "2" }.Start();

运行几次输出结果如下：

虽然我们在代码中指定了两个线程分别累加值10万次和20万次，但是可以看到输出结果五花八门！这是因为两个线程都访问了共享的静态字段，可能错开访问可能正巧同步。其实，在静态字段上加上一个ThreadStatic特性就可以解决：

[ThreadStatic]
static int threadstaticvalue;

线程同步这个话题很大，我们下次接着讨论。