C# 线程与任务

线程

线程:对于所有需要等待的操作,例如移动文件,数据库和网络访问都需要一定的时间,此时就可以启动一个新的线程,同时完成其他任务。一个进程的多个线程可以同时运行在不同的CPU上或多核CPU的不同内核上。

一个应用程序启动时,会启动一个进程(应用程序的载体),然后进程会启动多个线程。

一,使用Thread类启动线程和数据传输

使用Thread类可以创建和控制线程,Thread构造函数是一个无参无返回值的委托类型。

1️⃣对Thread传入一个无参无返回类型的方法-ThreadStart。

    public delegate void ThreadStart();

实例:

        static  void test()
        {
            Console.WriteLine("test is start");
            Console.WriteLine("test is running");
            Thread.Sleep(3000);
            Console.WriteLine("test is completed");
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Thread th = new Thread(test);
            th.Start();
            Console.WriteLine("main is completed");
        }

2️⃣对Thread传入一个匿名方法(或lambda表达式)。用于传入的方法代码简单的情况

        static void Main(string[] args)
        {
            //lambad表达式
            Thread th = new Thread(()=> {
                Console.WriteLine("子线程1-ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            });
            th.Start();
            //匿名方法
            Thread th2 = new Thread(delegate ()
            {
                Console.WriteLine("子线程2-ID:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            });
            th2.Start();
            Console.WriteLine("main is completed");
        }

 

 3️⃣对Thread传入一个无返回值有参方法-ParameterizedThreadStart,该参数只能是object类型且只能有一个参数。

    public delegate void ParameterizedThreadStart(object? obj);

 实例:

        static void download(object o)
        {
            string str = o as string;
            Console.WriteLine("地址:" + str);
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            Thread th = new Thread(download);
            th.Start("http://baidu.com");
            Console.WriteLine("main is completed");
        }

 注意:使用as进行强制类型转换 成功会正确输出,失败会输出null。

以上数据传输的方法都是基于静态变量进行传输的,但是定义过多静态变量会导致多个线程访问同一个静态变量,造成资源冲突。

静态变量虽然方便访问,但是静态的一般都是公共的,容易混乱。

4️⃣对Thread传入一个无返回值多个参数的方法(定义一个结构体),但是不能用as强制转换。

        public struct data
        {
            public string message;
            public int age;
        }
        static void download(object o)
        {
            data str = (data)o;//强制类型转换
            Console.WriteLine("信息:" + str.message);
            Console.WriteLine("年纪:" + str.age);
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            data da = new data();
            da.message = "sss";
            da.age = 3;
            Thread th = new Thread(download);
            th.Start(da);
            Console.WriteLine("main is completed");
        }

由于结构体是值类型,不能为null,因此不能用as进行强制类型转换。

 5️⃣通过自定义类传递数据(即将通过线程调用一个类的成员方法)

先创建一个download类:

    class downLoad
    {
        public string URL { get; private set; }
        public string Message { get; private set; }
        //构造函数
        public downLoad(string uRL, string message)
        {
            URL = uRL;
            Message = message;
        }
        //下载方法
        public void  load()
        {
            Console.WriteLine("" + URL + "获取信息:" + Message);
        }
    }

在主程序中将该类的成员方法传入Thread中:

   static void Main(string[] args)
        {
            var download = new downLoad("www.baidu.com", "mp4");
            Thread th = new Thread(download.load);
            th.Start();
            Console.WriteLine("main is completed");
            Console.ReadKey();
        }

🧡知识点拓展1-前台线程与后台线程:

应用程序的进程需要等待所有前台线程完成其任务后才会结束。而后台线程在应用程序关闭后会自动关闭,即使后台线程还没有执行完毕。在默认情况下,用Thread类创建的线程是前台线程,线程池中的线程是后台线程。在Thread类创建线程的时候,可以设置IsBackground属性,表示它是否是一个后台线程。

知识点拓展2-线程的优先级

线程有操作系统调度,一个CPU同一时间只能做一件事(运行一个线程中的计算任务),当有很多线程需要CPU执行时,线程调度器会根据线程的优先级去判断先去执行哪个线程,如果优先级相同,就使用一个循环调度规则,逐个执行每个线程。

在Thread类中,可以设置Priority属性,以影响线程的基本优先级,Priority属性一个ThreadPriority枚举定义的一个值,定义级别有Highest,AboveNormal,Normal,BelowNormal,和Lowest。

因此对于重要的线程任务,可以将线程优先级设置高一点,使其可以尽快执行完毕。

如果需要等待线程执行结果在执行后面的代码,可以调用Thread对象的join方法,即将该线程加入进来,并停止当前线程,直至加入的线程执行完毕。

二,线程池ThreadPool类

由于线程的创建需要时间,如果有不同的小任务要完成,就可以事先创建多个线程。系统有一个ThreadPool类来管理线程,这个类会在需要线程的时候增加线程数,不需要时候减少。池中最大线程数是可配置的。在双核CPU中,默认设置为1023个工作线程和1000个IO线程,如果需要更多线程(超过了线程池的最大数量),最新的任务就需要排队等待。

使用线程池,即调用ThreadPool.QueueUserWorkItem方法,该方法需要传入一个WaitCallBack类型的委托(即传入带一个object参数的方法)。然后ThreadPool会在池中找一个空闲的线程去执行传入的方法。

        static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(work);              
            }
            Thread.Sleep(10000);
        }
        static void work(object state)
        {
            Console.WriteLine("线程id" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        }

 需要注意的是:

  • 线程池中所有线程都是后台线程,如果进程中所有的前台线程都结束了,所有的后台线程也会跟着结束。不能把入池的后台线程改为前台线程。
  • 不能给入池的线程设置优先级或名称。
  • 入池的线程只能是用于时间较短的任务。如果线程要一直运行,就应用Thread类创建一个线程。

 任务

任务表示应完成某个单元的工作,这个工作可以在单独的线程中运行,也可以同步方式启动一个任务。任务在后台使用ThreadPool进行管理的,也就是说任务启动的也是后台线程。

一,创建并启动任务

 启动任务的两种方式:

        static void Main(string[] args)
        {
            //第一种:使用TaskFactory
            TaskFactory tf = new TaskFactory();
            tf.StartNew(work);
            //第二种:使用Task
            Task t = new Task(work);
            t.Start();
            Console.WriteLine("main is completed");
        }
        static void work()
        {
            Console.WriteLine("线程id" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        }

 需要注意的是:使用TaskFactory创建任务,传入的方法为无参的。

二,连续任务

 如果一个任务t1的执行是依赖于另一个任务t2,那么就需要在t2执行完毕后才开始执行t1。(例如:迅雷下载完成后弹出界面提示)这时候我们可以使用连续任务ContinueWith

        static void Main(string[] args)
        {
            Task t1 = new Task(download);
            Task t2 = t1.ContinueWith(show);
            t1.Start();
            Thread.Sleep(2000);
        }
        static void download()
        {
            Console.WriteLine("正在下载中。。。。");
            Thread.Sleep(1000);
        }
        static void show(Task t)
        {
            Console.WriteLine("下载完成!");
        }

  需要注意的是:传入t2的方法的参数需为Task类型。

 三,资源冲突问题

 在多线程中如果多个线程同时访问同一资源,就会产生资源冲突的问题。这时候需要用lock对程序进行加锁。

什么是资源冲突?

    class state
    {
        public int num = 5;
        public void checknum()
        {
            if (num==5)
            {
                num++;
                Console.WriteLine("num的值:" + num + "当前线程id:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); 
            }
            num =5;
        }
    }

  static void Main(string[] args)
        {
            state st = new state();
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                Thread th = new Thread(st.checknum);
                th.Start();
            }
        }

在主程序使用多线程调用state类的check方法,可以看到num=5和num=6造成资源冲突了。

 🧡对多个线程访问的对象进行加锁

        object _lock = new object(); public int num = 5;
        public void checknum()
        {
            lock(_lock)
            {
            if (num==5)
            {
                num++;
                Console.WriteLine("num的值:" + num + "当前线程id:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); 
            }
            num =5;
            }
        }