13、c#线程

1 简介1.1 概念进程正在运行的程序 线程正在运行的程序中 正在执行的代码块 ​ 比喻进程是正在开工的工厂 线程是正在运行的流水线 一个进程中只要有一个线程单线程 一个进程中可以有多个线程同时执行多线程1.2 线程和进程的区别在 C# 及操作系统层面进程Process和线程Thread是实现程序并发执行的核心概念二者既有联系又有本质区别具体如下进程Process进程是操作系统资源分配和管理的基本单位本质上是一个 “正在运行的程序实例”。当你双击一个.exe文件如notepad.exe操作系统会为其创建一个进程分配独立的内存空间、CPU 时间片、文件句柄、网络端口等系统资源。进程拥有自己的 “地址空间”不同进程的内存相互隔离默认情况下无法直接访问对方内存确保程序运行的安全性。线程Thread线程是进程内的执行单元是CPU 调度的基本单位。一个进程至少包含一个线程称为 “主线程”也可以创建多个线程“多线程”所有线程共享所属进程的内存空间和资源如变量、文件句柄、数据库连接等。线程的核心作用是 “并发执行任务”例如一个音乐播放器进程中可能有一个线程负责播放音乐另一个线程负责接收用户输入避免操作互相阻塞。本质区别对比维度进程Process线程Thread资源分配拥有独立的内存空间、文件句柄等资源资源消耗大共享所属进程的资源仅需少量独立栈空间默认约 1MB资源消耗小独立性高度独立一个进程崩溃通常不影响其他进程依赖于进程同一进程内的线程共享资源一个线程崩溃可能导致整个进程崩溃通信方式需通过操作系统提供的 IPC 机制如管道、Socket、共享内存等实现复杂可通过共享变量直接通信但需同步机制如lock、Monitor避免数据冲突创建 / 销毁开销开销大需分配独立资源开销小仅需初始化少量私有数据调度单位操作系统分配资源的单位CPU 调度执行的单位CPU 直接切换线程执行数量限制系统中进程数量较少受内存等资源限制一个进程可包含大量线程但过多会导致调度效率下降总结简单来说进程是 “独立的程序容器”线程是 “容器内的执行流”。进程提供资源隔离线程提供执行效率。2 创建线程的方式12.1 Thread通过创建Thread的实例对应一个线程一个线程对应一个代码块 线程任务此代码块2.2 多线程初次体验static Random Random new Random(); /* 创建线程方式1Thread实例 ​ ​ 注意Mian方法是程序的入口 c#默认为为Main方法自动创建线程 -- main线程 来加载执行main方法中代码 多线程的原理在时间轮片内(时间单位) cup只能执行一个线程时间轮片到期 在所有线程之间进行随机切换 ​ ​ Thread方法 1 构造方法 Thread(ThreadStart); 2 启动线程 cup才会为此线程分配资源 void Start() 3 线程休眠 void Sleep(long)::参数是毫秒值 ​ 属性 1 获取当前线程对象 static Thread CurrentThread; 2 获取和设置线程名字string Name ​ */ static void Main(string[] args) { ​ //2 创建Thread对象 并管理线程任务 Thread t1 new Thread(ThreadStart01); t1.Name 线程1号; //3 开启线程 t1.Start();//此时有两个线程Mian线程 t1线程 ​ ​ //获取当前线程 Thread tt Thread.CurrentThread; tt.Name main线程:::; ​ //随机a-z字母 for (int i 0; i 20; i) { int n (char)Random.Next(a, z1); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name:::i :::::::::::: n); Thread.Sleep(100); } } //1:定义方法实现ThreadStart委托封装线程任务 public static void ThreadStart01() { //随机0-9数字 for (int i 0; i 20; i) { int n Random.Next(0,10); ​ Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name:::i::::n); Thread.Sleep(100); ​ } }2.3 Thread类的成员Thread方法 1 构造方法 Thread(ThreadStart); 2 启动线程 cup才会为此线程分配资源 void Start() 3 线程休眠 void Sleep(long)::参数是毫秒值 ​ 属性 1 获取当前线程对象 static Thread CurrentThread; 2 获取和设置线程名字string Name2.4 案例2/* 定义三个线程 打印30字符一个打印大写字母 一个打印小写字母 一个打印数字 */ /* 线程扩展 01 线程等待 void Join(); 在a线程任务中调用b.Join()::a线程会等待 b线程执行完毕 a线程才能继续执行 */ static Random random new Random(); static void Main(string[] args) { //2 创建thread对象 并管理线程任务 Thread t1 new Thread(renWu1); t1.Name 打印数字; Thread ta new Thread(renWua); ta.Name 打印小写字母; Thread tA new Thread(renWuA); tA.Name 打印大写字母; //3 启动线程 t1.Start(); ta.Start(); tA.Start(); ​ t1.Join();//等待t1执行完毕 ta.Join();//等待ta执行完毕 tA.Join();//等待tA执行完毕 Console.WriteLine(所有线程执行完毕); ​ } //1 创建ThreadStart委托的实现方法 static void renWu1() { for (int i 0; i 30; i) { char c (char)(random.Next(0, 9 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name:::i:::::c); Thread.Sleep(100); } } static void renWua() { for (int i 0; i 30; i) { char c (char)(random.Next(a, z 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name ::::::::: i ::::: c); Thread.Sleep(100); } } static void renWuA() { for (int i 0; i 30; i) { char c (char)(random.Next(A, Z 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name ::::::::::::::: i ::::: c); Thread.Sleep(100); } }2.5 升级线程任务传递参数/* void Start();无参数的Start方法用于启动 关联ThreadStart委托的线程对象 public delegate void ThreadStart(); void Start(object);有参数的Start方法用于启动 关联ParameterizedThreadStart委托的线程对象参数就是实现方法运行的实参 public delegate void ParameterizedThreadStart(object obj); */ static Random random new Random(); static void Main(string[] args) { //2 创建thread对象 并管理线程任务 Thread t1 new Thread(renWu); t1.Name 打印数字; Thread ta new Thread(renWu);//通过实现方法实现委托 ta.Name 打印小写字母; Thread tA new Thread((obj) {//通过lambda实现委托 char[] arr (char[])obj; for (int i 0; i 30; i) { char c (char)(random.Next(arr[0], arr[1] 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name ::: i ::::: c); Thread.Sleep(100); } }); // Thread tA new Thread(renWu); tA.Name 打印大写字母; ​ ​ //3 启动线程 t1.Start(new char[] { 0,9});//Start方法的参数是线程任务委托实现方法的实参 ta.Start(new char[] { a,z}); tA.Start(new char[] { A,Z}); ​ t1.Join();//等待t1执行完毕 ta.Join();//等待ta执行完毕 tA.Join();//等待tA执行完毕 Console.WriteLine(所有线程执行完毕); ​ } //1 创建ThreadStart委托的实现方法 static void renWu(object param) { char[] arr(char[])param; for (int i 0; i 30; i) { char c (char)(random.Next(arr[0], arr[1] 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name ::: i ::::: c); Thread.Sleep(100); } }2.6 模拟Thread类/* Thread类中定义两种委托ThreadStart和ParameterizedThreadStart 定义了两种构造方法分别关联两种委托的实例 定义了两种start方法分别对应不同的委托实例 定义了Name属性 用于设置和获取线程名字 定义了CurrentThread用于获取当前线程对象 */ class MyThread { private ParameterizedThreadStart pts; private ThreadStart ts; public string Name { get; set; } public static MyThread CurrentThread { get; set; } ​ public delegate void ParameterizedThreadStart(object obj); public delegate void ThreadStart(); ​ public MyThread(ParameterizedThreadStart pts) { this.pts pts; CurrentThread this; } public MyThread(ThreadStart ts) { this.ts ts; CurrentThread this; } ​ public void Start() { this.ts(); } public void Start(object obj) { this.pts(obj); } ​ }3 线程同步3.1 案例四个学生同时交作业​ internal class Demo14_04练习 { /* 四个学生给一个老师交五本作业 为了保证老得到的作业本书是20至始至终只有一个老师 为了保证学生交作业互补干扰定义四个线程 对应四个学生 ​ ​ //出现线程安全问题 线程安全问题多个线程在使用共享数据时 出现结果无法预期的现象 无法预期每次交作业的打印数字 无法预期最终的作业本书 ​ 1打印数字重复 a同学交作业 num5, 时间轮片到期 b同学交作业 num6 时间轮片也到期 随到a 打印输出6 原因a同学在num和打印num之间 时间轮片到期 被别的同学更改了num的值 2最终的作业本书不是20num;不是一个不能再细分的语句int knum1; numk; 两个语句之间被其他线程打断 */ static void Main(string[] args) { TeacherDemo14 t new TeacherDemo14();//定义老师 作为共享数据 Thread t11 new Thread(StudentRenWu); Thread t12 new Thread(StudentRenWu); Thread t13 new Thread(StudentRenWu); Thread t14 new Thread(StudentRenWu); ​ t11.Name 张3; t12.Name 李四44444; t13.Name 王五55555555; t14.Name 赵六6666666666666; ​ ​ t11.Start(t); t12.Start(t); t13.Start(t); t14.Start(t); ​ t11.Join(); t12.Join(); t13.Join(); t14.Join(); Console.WriteLine(老师的作业本书t.num); ​ } ​ //定义学生的线程任务 static void StudentRenWu(object obj) { TeacherDemo14 t(TeacherDemo14)obj; //TeacherDemo14 t new TeacherDemo14();//4个老师StudentRenWu方法被调用4次 for (int i 1; i 5; i) { //TeacherDemo14 tnew TeacherDemo14();//20个老师 每次循环对应的一个新老师 t.num; Thread.Sleep(100); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name交了其第i本作业老师的总本书是t.num); ​ } } ​ } //定义类描述老师 class TeacherDemo14 { public int num0; } ​3.2 线程安全问题//出现线程安全问题 线程安全问题多个线程在使用共享数据时 出现结果无法预期的现象 无法预期每次交作业的打印数字 无法预期最终的作业本书 1打印数字重复 a同学交作业 num5, 时间轮片到期 b同学交作业 num6 时间轮片也到期 随到a 打印输出6 原因a同学在num和打印num之间 时间轮片到期 被别的同学更改了num的值 2最终的作业本书不是20num;不是一个不能再细分的语句int knum1; numk; 两个语句之间被其他线程打断3.3 同步代码块internal class Demo14_05同步代码块 { /* 线程安全问题多个线程在操作共享数据时 出现结果无法预期(前后数据不一致)的现象 前提条件1 多个线程 2 必须有共享数据 3 一个线程有多个语句操作共享数据 解决线程安全问题同步代码块 同步代码块保证线程a使用共享数据时 线程b可以执行其他代码 如果也要使用共享数据 就需要等待 做到一个线程使用共享数据 其他线程不能对共享数据更改 同步代码块格式 lock(锁对象){ 所有操作共享数据的代码 } 注意1 锁对象可以是任意对象必须是同一个对象 2 同步代码块必须包含所有操作共享数据的代码 */ static object objLock new object(); static void Main(string[] args) { TeacherDemo142 t new TeacherDemo142();//定义老师 作为共享数据 //定义锁对象 Thread t11 new Thread(StudentRenWu); Thread t12 new Thread(StudentRenWu); Thread t13 new Thread(StudentRenWu); Thread t14 new Thread(StudentRenWu); t11.Name 张3; t12.Name 李四44444; t13.Name 王五55555555; t14.Name 赵六6666666666666; t11.Start(t); t12.Start(t); t13.Start(t); t14.Start(t); t11.Join(); t12.Join(); t13.Join(); t14.Join(); Console.WriteLine(老师的作业本书 t.num); } //定义学生的线程任务 static void StudentRenWu(object obj) { TeacherDemo142 t (TeacherDemo142)obj; for (int i 1; i 5; i) { Thread.Sleep(100); //lock (new object()) {//20个锁对象 lock (t) { //通常情况 把共享数据的对象 作为锁对象 t.num; Thread.Sleep(10); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name 交了其第 i 本作业老师的总本书是 t.num); } //锁换手的机会 } } } //定义类描述老师 class TeacherDemo142 { public int num 0; }3.4 案例四个窗口卖票internal class Demo14_06练习 { static void Main(string[] args) { Ticket ticket new Ticket(); Thread t1 new Thread(chuangKou); t1.Name 窗口1; Thread t2 new Thread(chuangKou); t2.Name 窗口1222; Thread t3 new Thread(chuangKou); t3.Name 窗口13333333; Thread t4 new Thread(chuangKou); t4.Name 窗口14444444444444; t1.Start(ticket); t2.Start(ticket); t3.Start(ticket); t4.Start(ticket); } //定义线程任务 static void chuangKou(object obj) { //把共享数据乡下转型 Ticket ticket (Ticket)obj; while (true) { lock (obj) { if (ticket.num 0)//num1 { Thread.Sleep(50); ticket.num--; Thread.Sleep(10); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name 卖出1张票票号 (ticket.num 1)); } else { Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name 票已经售罄); break; } } } } } class Ticket { public int num 100; }4 线程池static Random random new Random(); static void Main(string[] args) { ThreadPool.QueueUserWorkItem((state) { for (int i 0; i 30; i) { char c (char)(random.Next(0, 9 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name ::: i ::::: c); Thread.Sleep(100); } }); ThreadPool.QueueUserWorkItem((state) { for (int i 0; i 30; i) { char c (char)(random.Next(a, z 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name ::::::::: i ::::: c); Thread.Sleep(100); } }); // 等待线程池任务执行实际开发中需合理同步此处仅为示例 Console.ReadLine(); }