C#多线程
C#线程
概述
定义
线程（thread）是计算机科学中将进程划分为两个或多个线程（实例）或子进程，由单处理器（单线程）或多处理器（多线程）或多核处理系统并发执行的一种抽象概念。每个线程都是独立的执行单元，拥有自己的程序计数器、栈、本地存储区和线程标识符。线程可以并发执行多个任务，提高应用程序的性能和响应速度。
程序、进程、线程
1个程序至少有1个进程，1个进程至少有1个线程。进程间不可以共享数据，线程之间可以共享同一个进程的数据。
进程是资源分配的基本单元，线程是cup执行的基本单元。<br/ >
进程之间的通信需要通过进程间通信（IPC）机制进行，而线程之间的通信可以共享内存或使用同步机制进行。
基本语法
C#可以通过Thread、ThreadPool、Task（推荐）创建线程。
private static void Method(object c)
{
MessageBox.Show($"{c.ToString()},当前线程ID：{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
}
/// <summary>
/// 1.Thread类是C#中用于创建和管理线程的标准类。new Thread()创建，thread.Start()执行。
/// </summary>
public static void ThreadDemo()
{
// Thread thread = new Thread(new ThreadStart(Method));//ThreadStart不能传递参数
Thread thread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Method));//ParameterizedThreadStart 只能传递object参数
thread.IsBackground = true;//是否后台线程。
thread.Start("Thread方式创建线程");
}
// <summary>
/// 2.ThreadPool 可以使用QueueUserWorkItem 创建并执行。
/// </summary>
private static void ThreadPoolDemo()
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(Method), "ThreadPool方式创建线程");
}
// <summary>
/// 3.Task 可以使用Task.Run() 或 new TaskFactory().StartNew() 创建并执行线程
/// </summary>
private static void TaskDemo()
{
Task.Run(() => { Method("Task方式创建线程"); });
new TaskFactory().StartNew(() => { Method("TaskFactory方式创建线程"); });
}
前台线程和后台线程
- 前台线程[界面相关]: 前台线程是用户界面线程。应用程序必须等到所有前台线程结束后才能退出。如果应用程序在任何前台线程仍在运行时退出，则会导致应用程序崩溃。
- 后台线程[业务逻辑相关]: 应用程序可以不等待后台线程结束就退出。后台线程会在应用程序退出后自动终止。
- ThreadPool、Task 创建执行线程时默认为后台线程。
共享数据保护机制
- 可以使用 Semaphore或lock包裹共享变量， 调整为同步策略。
- 如下代码如果不使用锁， 5个Task同时修改count变量，将得不到结果500。
int count = 0;
/// <summary>
/// 5个Task 处理同一个程序Method2, 最后得到累计数据500。
/// </summary>
private void ShareData()
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
Task.Run(() => { Method2(); });
}
Thread.Sleep(1000);
MessageBox.Show(count.ToString());
}
private static object o = new object();
Semaphore semaphore = new Semaphore(1, int.MaxValue);
public void Method2()
{
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
//lock (o)
//{
semaphore.WaitOne();
count++;
semaphore.Release();
// }
}
}
优缺点/应用场景
优缺点
- 多个线程可以并发执行多个任务，提高应用程序的整体性能、并发能力、响应速度。但它也可能会使应用程序更复杂更难维护。
- 在使用多线程时，必须注意线程同步，以避免数据损坏或其他问题。
- 线程池可以提高应用程序的性能和效率，但它也可能会使应用程序更难调试。
常见的应用场景
- 耗时IO或三方服务:文件下载、日志记录、消息订阅、邮件短信发送等。
- Web服务器: Web 服务器通常使用多线程来处理多个客户端的请求。每个请求都由一个单独的线程处理，这样可以避免单个请求阻塞其他请求。
- 媒体播放器: 媒体播放器通常使用多线程来解码音频和视频数据。解码是一项耗时的操作，如果使用单线程进行解码，则会阻塞播放。使用多线程可以将解码和播放分开进行，从而提高播放的流畅性。
- 游戏: 游戏通常使用多线程来渲染图形、处理玩家输入和更新游戏状态。这些任务都需要大量的 CPU 时间，使用多线程可以充分利用多核 CPU 的优势，从而提高游戏的性能。
- 科学计算: 科学计算通常需要处理大量的数据，可以使用多线程来将计算任务分解成多个子任务，同时执行。这可以显著提高计算效率。
总结
多个线程可以提高应用程序的整体性能、并发能力、响应速度。但它使程序更难维护和调试。使用时注意共享数据同时修改，数据不一致问题。
