C# 线程的定义和使用
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。
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:
- public Thread(ParameterizedThreadStart start);
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
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。