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C#多线程

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C#线程

概述

定义
  1. 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。
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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。

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。
  1.   private static void Method(object c)
  2.   {
  3.       MessageBox.Show($"{c.ToString()},当前线程ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
  4.   }
  5.   /// <summary>
  6.   /// 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。
  7.   /// </summary>
  8.   public static void ThreadDemo()
  9.   {
  10.       // Thread thread = new Thread(new ThreadStart(Method));//ThreadStart不能传递参数
  11.       Thread thread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Method));//ParameterizedThreadStart 只能传递object参数
  12.       thread.IsBackground = true;//是否后台线程。
  13.       thread.Start("Thread方式创建线程");
  14.   }
  15.   // <summary>
  16.   /// 2.ThreadPool 可以使用QueueUserWorkItem 创建并执行。
  17.   /// </summary>
  18.   private static void ThreadPoolDemo()
  19.   {
  20.       ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(Method), "ThreadPool方式创建线程");
  21.   }
  22.   // <summary>
  23.   /// 3.Task 可以使用Task.Run() 或 new TaskFactory().StartNew() 创建并执行线程
  24.   /// </summary>
  25.   private static void TaskDemo()
  26.   {
  27.      Task.Run(() => { Method("Task方式创建线程"); });
  28.      new TaskFactory().StartNew(() => { Method("TaskFactory方式创建线程"); });
  29.   }
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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。
  1. int count = 0;
  2. /// <summary>
  3. /// 5个Task 处理同一个程序Method2, 最后得到累计数据500。
  4. /// </summary>
  5. private void ShareData()
  6. {
  7.     for (int i = 0; i < 5; i++)
  8.     {
  9.         Task.Run(() => { Method2(); });
  10.     }
  11.     Thread.Sleep(1000);
  12.     MessageBox.Show(count.ToString());
  13. }
  14. private static object o = new object();
  15. Semaphore semaphore = new Semaphore(1, int.MaxValue);
  16. public void Method2()
  17. {
  18.      for (int i = 0; i < 100; i++)
  19.      {
  20.          //lock (o)
  21.          //{
  22.          semaphore.WaitOne();
  23.          count++;
  24.          semaphore.Release();
  25.         // }
  26.      }
  27. }
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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。

来源:https://www.cnblogs.com/chi8708/p/18189117
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