C#中多线程中变量研究

今天在知乎上看到一个问题【为什么在同一进程中创建不同线程，但线程各自的变量无法在线程间互相访问？】。在多线程中，每个线程都是独立运行的，不同的线程有可能是同一段代码，但不会是同一作用域，所以不会共享。而共享内存，并没有作用域之分，同一进程内，不管什么线程都可以通过同一虚拟内存地址来访问，不同进程也可以通过ipc等方式共享内存数据。全局变量:任何线程都可以访问;局部变量（栈变量）：任何线程执行到该函数时均可访问，函数外不可访问；线程变量：每个线程只能访问自己的那个拷贝，其他线程不可见。今天就用C#来实现同一段代码的不同线程，全局变量、局部变量、线程变量。

了解进程与线程

什么是多任务，简单来说就是操作系统同时可以运行多个任务。例如：一遍听歌，一遍写文档等。多核CPU可以执行多任务，但是单核CPU也可以执行多任务，CPU是顺序执行的，操作系统让任务轮流执行，例如：听歌执行一次，停顿0.01s，写文档执行一次，停顿0.01s等等。由于CPU的执行速度很快，我们感觉就像所有的任务都是同时执行。对操作系统来说，一个任务就是一个进程，一个进程至少有一个线程。进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位。

普通的程序写法

private static List<int> data = Enumerable.Range(1, 1000).ToList();

public static void SimpleTest()
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        List<int> tempData = new List<int>();
        foreach (var d in data)
        {
            tempData.Add(d);
        }
        Console.WriteLine($"i:{i},合计:{data.Sum()},是否相等：{data.Sum() == tempData.Sum()}");
    }

    Console.WriteLine("单线程运行结束");
}

多线程写法

private static List<int> data = Enumerable.Range(1, 1000).ToList();

public static async Task MoreTaskTestAsync()
{
    List<Task> tasks = new List<Task>();
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        var tempi = i;
        var t = Task.Run(() =>
        {
            List<int> tempData = new List<int>();
            foreach (var d in data)
            {
                tempData.Add(d);
            }
            Console.WriteLine($"i:{tempi},合计:{data.Sum()},是否相等：{data.Sum() == tempData.Sum()}");
        });
        tasks.Add(t);
    }

    await Task.WhenAll(tasks); //或者Task.WaitAll(tasks.ToArray());
    Console.WriteLine("多线程运行结束");
}

不同的线程同一段代码，但不会是同一作用域，所以tempData数据没有互相影响。

全局变量：data，多个线程都可以访问，list只读的时候是线性安全
局部变量：i就是局部变量，访问的线程可以访问，去掉【var tempi = i;】，运行结果打印出来，值都是一样的，增加的都是每个线程都访问单独的tempi变量

i:10,合计:500500,是否相等：True
i:10,合计:500500,是否相等：True
i:10,合计:500500,是否相等：True
i:10,合计:500500,是否相等：True
i:10,合计:500500,是否相等：True
i:10,合计:500500,是否相等：True
i:10,合计:500500,是否相等：True
i:10,合计:500500,是否相等：True
i:10,合计:500500,是否相等：True
i:10,合计:500500,是否相等：True

线程变量：tempData，每个线程只访问自己的，互不影响，运行结果

i:3,合计:500500,是否相等：True
i:6,合计:500500,是否相等：True
i:0,合计:500500,是否相等：True
i:1,合计:500500,是否相等：True
i:4,合计:500500,是否相等：True
i:2,合计:500500,是否相等：True
i:7,合计:500500,是否相等：True
i:5,合计:500500,是否相等：True
i:8,合计:500500,是否相等：True
i:9,合计:500500,是否相等：True