.NET中的多线程-并行编程

沁源鸿远

.NET中的多线程-并行编程

在.NET框架中，多线程编程可以提高程序的性能和并发能力。.NET框架提供了一系列的类和API，用于简化多线程编程。本文将介绍.NET中的多线程-并行编程，并给出一些示例代码。
什么是多线程？

多线程是指一个进程中有多个线程同时执行。每个线程都是独立的执行路径，可以同时执行不同的代码。多线程编程可以提高程序的性能和响应速度，特别是在处理大量数据或者需要长时间等待的任务时。
.NET中的多线程-并行编程

在.NET中，可以使用System.Threading命名空间中的类和API进行多线程编程。下面是一些常用的类和API：

• Thread类：表示一个执行线程，可以使用它创建一个新线程并启动执行。
  
• ThreadPool类：表示一个线程池，可以用于管理一组可重复使用的线程。
  
• Task类：表示一个可以异步执行的操作，可以使用它来实现异步编程。
  
• Parallel类：表示一个并行计算库，可以用于执行并行循环、并行LINQ查询等。
  下面是一些示例代码，演示如何使用这些类和API。
  

使用Thread类创建线程

我们使用Thread类手动创建和启动了一个线程，实现了简单的并行计算。下面是一个示例代码：

1. using System;
2. using System.Threading;
4. class Program
5. {
6.     static void Main()
7.     {
8.         // 创建一个新线程
9.         Thread thread = new Thread(new ThreadStart(DoWork));
10.         // 启动线程执行
11.         thread.Start();
13.         // 等待线程执行完成
14.         thread.Join();
16.         Console.WriteLine("主线程结束。");
17.         Console.ReadKey();
18.     }
20.     static void DoWork()
21.     {
22.         Console.WriteLine("子线程开始执行。");
23.         Thread.Sleep(1000); // 模拟执行1秒钟
24.         Console.WriteLine("子线程执行完成。");
25.     }
26. }

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这个示例演示了如何使用Thread类创建和启动线程。在Main方法中，我们首先创建了一个Thread对象，将要执行的方法DoWork作为参数传递给Thread构造函数，然后调用Thread.Start方法启动线程。DoWork方法会在新线程中执行，执行过程中会输出一些信息，然后调用Thread.Sleep方法模拟线程执行了1秒钟的操作，最后线程结束执行。
使用ThreadPool类创建线程池

使用ThreadPool类自动管理线程池，执行多个工作项，也实现了简单的并行计算。下面是一个示例代码：

1. using System;
2. using System.Threading;
4. class Program
5. {
6.     static void Main()
7.     {
8.         // 向线程池添加工作项
9.         ThreadPool.QueueUserWorkItem(DoWork, "工作项1");
10.         ThreadPool.QueueUserWorkItem(DoWork, "工作项2");
12.         Console.WriteLine("主线程结束。");
13.         Console.ReadKey();
14.     }
16.     static void DoWork(object state)
17.     {
18.         Console.WriteLine("工作项开始执行：" + state);
19.         Thread.Sleep(1000); // 模拟执行1秒钟
20.         Console.WriteLine("工作项执行完成：" + state);
21.     }
22. }

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这个示例演示了如何使用ThreadPool类执行多个工作项。在Main方法中，我们首先调用ThreadPool.QueueUserWorkItem方法，将要执行的方法DoWork作为参数传递给方法。ThreadPool会自动管理线程池中的线程，从而执行DoWork方法。DoWork方法会在一个新的线程中执行，执行过程中会输出一些信息，然后调用Thread.Sleep方法模拟线程执行了1秒钟的操作，最后线程结束执行。
使用Task类实现异步编程

使用Task类实现异步编程，让CPU在等待异步操作完成的时间内可以执行其他任务，从而提高CPU的利用率，也实现了简单的并行计算，避免阻塞UI线程。下面是一个示例代码：

1. using System;
2. using System.Threading.Tasks;
4. class Program
5. {
6.     static void Main()
7.     {
8.         Console.WriteLine("开始异步操作。");
9.         Task.Run(() => DoWork());
10.         Console.WriteLine("异步操作已启动。");
12.         Console.ReadKey();
13.     }
15.     static void DoWork()
16.     {
17.         Console.WriteLine("异步操作开始执行。");
18.         Task.Delay(1000).Wait(); // 模拟执行1秒钟
19.         Console.WriteLine("异步操作执行完成。");
20.     }
21. }

复制代码

这个示例演示了如何使用Task类实现异步编程。在Main方法中，我们使用Task.Run方法创建一个异步操作，将要执行的方法DoWork作为参数传递给方法。异步操作会在一个新的线程中执行，执行过程中会输出一些信息，然后调用Task.Delay方法模拟异步操作执行了1秒钟的操作，最后异步操作完成执行。
使用Parallel类执行并行计算

使用Parallel类对数组进行并行计算求和，利用了多个处理器的计算能力，提高了程序的执行效率。下面是一个示例代码：

1. using System;
2. using System.Linq;
3. using System.Threading.Tasks;
5. class Program
6. {
7.     static void Main()
8.     {
9.         int[] data = Enumerable.Range(0, 10000000).ToArray();
11.         // 使用并行计算求和
12.         long sum = 0;
13.         Parallel.ForEach(data, x => { Interlocked.Add(ref sum, x); });
15.         Console.WriteLine("和为：" + sum);
16.         Console.ReadKey();
17.     }
18. }

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这个示例演示了如何使用Parallel类执行并行计算。在Main方法中，我们首先使用Enumerable.Range方法创建一个长度为10000000的整型数组data，然后使用Parallel.ForEach方法对数组进行并行计算求和。Parallel.ForEach方法会自动将数组分成多个部分，并在多个线程中执行计算操作，最后将结果累加得到最终结果。
总结

在.NET框架中，多线程编程可以提高程序的性能和并发能力。.NET框架提供了一系列的类和API，用于简化多线程编程。本文介绍了.NET中的多线程-并行编程，并给出了一些示例代码，希望对大家有所帮助。
参考文献

• Thread Class,
  
• ThreadPool Class
  
• Task Class
  
• Parallel Class
  
• 多线程相关概念汇总
  

来源:https://www.cnblogs.com/ke210/archive/2023/04/09/17300202.html
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