CSDN第一期总结之三：Thread的问题
2007-09-17 14:21 Jacky_Xu 阅读(256) 评论(0) 编辑 收藏 举报那么线程相关的问题大致有如下四类（这篇文章只讨论单线程、单线程与UI线程这两方面的问题）。问题一，线程的基本操作，例如：暂停、继续、停止等；问题二，如何向线程传递参数或者从中得到其返回值；问题三，如何使线程所占用的CPU不要老是百分之百；最后一个，也是问题最多的，就是如何在子线程来控制UI中的控件，换句话说，就是在线程中控制窗体某些控件的显示。
C#是一门支持多线程的语言，因此线程的使用也是比较常见的。由于线程的知识在Win32编程的时候已经说得过多，所以在.Net中很少介绍这部分（可能.Net不觉得这部分是它所特有的）。
那么线程相关的问题大致有如下四类（这篇文章只讨论单线程、单线程与UI线程这两方面的问题）。
问题一，线程的基本操作，例如：暂停、继续、停止等；
问题二，如何向线程传递参数或者从中得到其返回值；
问题三，如何使线程所占用的CPU不要老是百分之百；
最后一个，也是问题最多的，就是如何在子线程来控制UI中的控件，换句话说，就是在线程中控制窗体某些控件的显示。
对于问题一，我不建议使用Thread类提供的Suspend、Resume以及Abort这三个方法，前两个有问题，好像在VS05已经屏蔽这两个方法；对于Abort来说，除了资源没有得到及时释放外，有时候会出现异常。如何做呢，通过设置开关变量来完成。
对于问题二，我不建议使用静态成员来完成，仅仅为了线程而破坏类的封装有些得不偿失。那如何做呢，通过创建单独的线程类来完成。
对于问题三来说，造成这个原因是由于线程中进行不间断的循环操作，从而使CPU完全被子线程占有。那么处理此类问题，其实很简单，在适当的位置调用Thread.Sleep(20)来释放所占有CPU资源，不要小看这20毫秒的睡眠，它的作用可是巨大的，可以使其他线程得到CPU资源，从而使你的CPU使用效率降下来。
看完前面的三个问题的解释，对于如何做似乎没有给出一个明确的答案，为了更好地说明如何解决这三个问题，我用一个比较完整的例子展现给大家，代码如下。
//--------------------------- Sub-thread class ---------------------------------------
//------------------------------------------------------------------------------------
//---File: clsSubThread
//---Description: The sub-thread template class file
//---Author: Knight
//---Date: Aug.21, 2006
//------------------------------------------------------------------------------------
//---------------------------{Sub-thread class}---------------------------------------
namespace ThreadTemplate
{
using System;
using System.Threading;
using System.IO;
/// <summary>
/// Summary description for clsSubThread.
/// </summary>
public class clsSubThread:IDisposable
{
private Thread thdSubThread = null;
private Mutex mUnique = new Mutex();
private bool blnIsStopped;
private bool blnSuspended;
private bool blnStarted;
private int nStartNum;
public bool IsStopped
{
get{ return blnIsStopped; }
}
public bool IsSuspended
{
get{ return blnSuspended; }
}
public int ReturnValue
{
get{ return nStartNum;}
}
public clsSubThread( int StartNum )
{
//
// TODO: Add constructor logic here
//
blnIsStopped = true;
blnSuspended = false;
blnStarted = false;
nStartNum = StartNum;
}
/// <summary>
/// Start sub-thread
/// </summary>
public void Start()
{
if( !blnStarted )
{
thdSubThread = new Thread( new ThreadStart( SubThread ) );
blnIsStopped = false;
blnStarted = true;
thdSubThread.Start();
}
}
/// <summary>
/// Thread entry function
/// </summary>
private void SubThread()
{
do
{
// Wait for resume-command if got suspend-command here
mUnique.WaitOne();
mUnique.ReleaseMutex();
nStartNum++;
Thread.Sleep(1000); // Release CPU here
}while( blnIsStopped == false );
}
/// <summary>
/// Suspend sub-thread
/// </summary>
public void Suspend()
{
if( blnStarted && !blnSuspended )
{
blnSuspended = true;
mUnique.WaitOne();
}
}
/// <summary>
/// Resume sub-thread
/// </summary>
public void Resume()
{
if( blnStarted && blnSuspended )
{
blnSuspended = false;
mUnique.ReleaseMutex();
}
}
/// <summary>
/// Stop sub-thread
/// </summary>
public void Stop()
{
if( blnStarted )
{
if( blnSuspended )
Resume();
blnStarted = false;
blnIsStopped = true;
thdSubThread.Join();
}
}
#region IDisposable Members
/// <summary>
/// Class resources dispose here
/// </summary>
public void Dispose()
{
// TODO: Add clsSubThread.Dispose implementation
Stop();//Stop thread first
GC.SuppressFinalize( this );
}
#endregion
}
}
那么对于调用呢，就非常简单了，如下：
// Create new sub-thread object with parameters
clsSubThread mySubThread = new clsSubThread( 5 );
mySubThread.Start();//Start thread
Thread.Sleep( 2000 );
mySubThread.Suspend();//Suspend thread
Thread.Sleep( 2000 );
mySubThread.Resume();//Resume thread
Thread.Sleep( 2000 );
mySubThread.Stop();//Stop thread
//Get thread's return value
Debug.WriteLine( mySubThread.ReturnValue );
//Release sub-thread object
mySubThread.Dispose();
在回过头来看看前面所说的三个问题。
对于问题一来说，首先需要局部成员的支持，那么
private Mutex mUnique = new Mutex();
private bool blnIsStopped;
private bool blnSuspended;
private bool blnStarted;
光看成员名称，估计大家都已经猜出其代表的意思。接下来需要修改线程入口函数，要是这些开关变量能发挥作用，那么看看SubThread这个函数。
/// <summary>
/// Thread entry function
/// </summary>
private void SubThread()
{
do
{
// Wait for resume-command if got suspend-command here
mUnique.WaitOne();
mUnique.ReleaseMutex();
nStartNum++;
Thread.Sleep(1000);
}while( blnIsStopped == false );
}
函数比较简单，不到十句，可能对于“blnIsStopped == false”这个判断来说，大家还比较好理解，这是一个普通的判断，如果当前Stop开关打开了，就停止循环；否则一直循环。
大家比较迷惑的可能是如下这两句：
mUnique.WaitOne();
mUnique.ReleaseMutex();
这两句的目的是为了使线程在Suspend操作的时候能发挥效果，为了解释这两句，需要结合Suspend和Resume这两个方法，它俩的代码如下。
/// <summary>
/// Suspend sub-thread
/// </summary>
public void Suspend()
{
if( blnStarted && !blnSuspended )
{
blnSuspended = true;
mUnique.WaitOne();
}
}
/// <summary>
/// Resume sub-thread
/// </summary>
public void Resume()
{
if( blnStarted && blnSuspended )
{
blnSuspended = false;
mUnique.ReleaseMutex();
}
}
为了更好地说明，还需要先简单说说Mutex类型。对于此类型对象，当调用对象的WaitOne之后，如果此时没有其他线程对它使用的时候，就立刻获得信号量，继续执行代码；当再调用ReleaseMutex之前，如果再调用对象的WaitOne方法，就会一直等待，直到获得信号量的调用ReleaseMutex来进行释放。这就好比卫生间的使用，如果没有人使用则可以直接使用，否则只有等待。
明白了这一点后，再来解释这两句所能出现的现象。
mUnique.WaitOne();
mUnique.ReleaseMutex();
当在线程函数中，执行到“mUnique.WaitOne();”这一句的时候，如果此时外界没有发送Suspend消息，也就是信号量没有被占用，那么这一句可以立刻返回。那么为什么要紧接着释放呢，因为不能总占着信号量，立即释放信号量是避免在发送Suspend命令的时候出现等待；如果此时外界已经发送了Suspend消息，也就是说信号量已经被占用，此时“mUnique.WaitOne();”不能立刻返回，需要等到信号量被释放才能继续进行，也就是需要调用Resume的时候，“mUnique.WaitOne();”才能获得信号量进行继续执行。这样才能达到真正意义上的Suspend和Resume。
至于线程的Start和Stop来说，相对比较简单，这里我就不多说了。
现在再来分析一下问题二，其实例子比较明显，是通过构造函数和属性来完成参数和返回值，这一点我也不多说了。如果线程参数比较多的话，可以考虑属性来完成，类似于返回值。
问题三，我就更不用多说了。有人说了，如果子线程中的循环不能睡眠怎么办，因为睡眠的话，有时会造成数据丢失，这方面的可以借鉴前面Suspend的做法，如果更复杂，则牵扯到多线程的同步问题，这部分我会稍后单独写一篇文章。
前三个问题解决了，该说说最常见的问题，如何在子线程中控制窗体控件。这也是写线程方面程序经常遇到的，其实我以前写过两篇文章，都对这方面做了部分介绍。那么大家如果有时间的话，不妨去看看。
http://blog.csdn.net/knight94/archive/2006/03/16/626584.aspx
http://blog.csdn.net/knight94/archive/2006/05/27/757351.aspx
首先说说，为什么不能直接在子线程中操纵UI呢。原因在于子线程和UI线程属于不同的上下文，换句比较通俗的话说，就好比两个人在不同的房间里一样，那么要你直接操作另一个房间里的东西，恐怕不行罢，那么对于子线程来说也一样，不能直接操作UI线程中的对象。
那么如何在子线程中操纵UI线程中的对象呢，.Net提供了Invoke和BeginInvoke这两种方法。简单地说，就是子线程发消息让UI线程来完成相应的操作。
这两个方法有什么区别，这在我以前的文章已经说过了，Invoke需要等到所调函数的返回，而BeginInvoke则不需要。
用这两个方法需要注意的，有如下三点：
第一个是由于Invoke和BeginInvoke属于Control类型的成员方法，因此调用的时候，需要得到Control类型的对象才能触发，也就是说你要触发窗体做什么操作或者窗体上某个控件做什么操作，需要把窗体对象或者控件对象传递到线程中。
第二个，对于Invoke和BeginInvoke接受的参数属于一个delegate类型，我在以前的文章中使用的是MethodInvoker，这是.Net自带的一个delegate类型，而并不意味着在使用Invoke或者BeginInvoke的时候只能用它。参看我给的第二篇文章（《如何弹出一个模式窗口来显示进度条》），会有很多不同的delegate定义。
最后一个，使用Invoke和BeginInvoke有个需要注意的，就是当子线程在Form_Load开启的时候，会遇到异常，这是因为触发Invoke的对象还没有完全初始化完毕。处理此类问题，在开启线程之前显式的调用“this.Show();”，来使窗体显示在线程开启之前。如果此时只是开启线程来初始化显示数据，那我建议你不要使用子线程，用Splash窗体的效果可能更好。这方面可以参看如下的例子。
http://www.syncfusion.com/FAQ/WindowsForms/FAQ_c95c.aspx#q621q
线程的四个相关问题已经说完了，这篇文章只说了单线程，以及单线程与UI线程交互的问题。其中涉及到的方法不一定是唯一的，因为.Net还提供了其他类来扶助线程操作，这里就不一一罗列。至于多线程之间的同步，我会稍后专门写篇文章进行描述。
