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  • C#线程系列(2):Thread类的应用

    一、             Thread类的基本用法

    通过System.Threading.Thread类可以开始新的线程,并在线程堆栈中运行静态或实例方法。可以通过Thread类的的构造方法传递一个无参数,并且不返回值(返回void)的委托(ThreadStart),这个委托的定义如下:

    [ComVisibleAttribute(true)]

    public delegate void ThreadStart()

    我们可以通过如下的方法来建立并运行一个线程。

    using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.Linq;
    using System.Text;
    using System.Threading;

    namespace MyThread
    {
        
    class Program
        {
            
    public static void myStaticThreadMethod()
            {
                Console.WriteLine(
    "myStaticThreadMethod");
            }
            
    static void Main(string[] args)
            {
                Thread thread1 
    = new Thread(myStaticThreadMethod);
                thread1.Start();  
    // 只要使用Start方法,线程才会运行
            }
        }
    }

        除了运行静态的方法,还可以在线程中运行实例方法,代码如下:


    using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.Linq;
    using System.Text;
    using System.Threading;

    namespace MyThread
    {
        
    class Program
        {
            
    public void myThreadMethod()
            {
                Console.WriteLine(
    "myThreadMethod");
            }
            
    static void Main(string[] args)
            {
                Thread thread2 
    = new Thread(new Program().myThreadMethod);
                thread2.Start();
            }
        }
    }

        如果读者的方法很简单,或出去某种目的,也可以通过匿名委托或Lambda表达式来为Thread的构造方法赋值,代码如下:

    Thread thread3 = new Thread(delegate() { Console.WriteLine("匿名委托"); });
    thread3.Start();

    Thread thread4 
    = new Thread(( ) => { Console.WriteLine("Lambda表达式"); });
    thread4.Start();

        其中Lambda表达式前面的( )表示没有参数。

        为了区分不同的线程,还可以为Thread类的Name属性赋值,代码如下:


    Thread thread5 = new Thread(() => { Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name); });
    thread5.Name 
    = "我的Lamdba";
    thread5.Start();

        如果将上面thread1thread5放到一起执行,由于系统对线程的调度不同,输出的结果是不定的,如图1是一种可能的输出结果。



                                                                     图1

    二、 定义一个线程类


       
    我们可以将Thread类封装在一个MyThread类中,以使任何从MyThread继承的类都具有多线程能力。MyThread类的代码如下:

    using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.Linq;
    using System.Text;
    using System.Threading;
    namespace MyThread
    {
       
    abstract class MyThread
        {
           Thread thread 
    = null;

           
    abstract public void run();    

            
    public void start()
            {
                
    if (thread == null)
                    thread 
    = new Thread(run);
                thread.Start();
            }
        }
    }

        可以用下面的代码来使用MyThread类。


    class NewThread : MyThread
    {
          
    override public void run()
          {
              Console.WriteLine(
    "使用MyThread建立并运行线程");
          }
      }

      
    static void Main(string[] args)
      {

          NewThread nt 
    = new NewThread();
          nt.start();
      }

         我们还可以利用MyThread来为线程传递任意复杂的参数。详细内容见下节。

    三、     为线程传递参数

    Thread类有一个带参数的委托类型的重载形式。这个委托的定义如下:

    [ComVisibleAttribute(false)]

    public delegate void ParameterizedThreadStart(Object obj)

    这个Thread类的构造方法的定义如下:

    public Thread(ParameterizedThreadStart start);

    下面的代码使用了这个带参数的委托向线程传递一个字符串参数:

    public static void myStaticParamThreadMethod(Object obj)
    {
        Console.WriteLine(obj);
    }

    static void Main(string[] args)
    {
          Thread thread 
    = new Thread(myStaticParamThreadMethod);
          thread.Start(
    "通过委托的参数传值");
    }

    要注意的是,如果使用的是不带参数的委托,不能使用带参数的Start方法运行线程,否则系统会抛出异常。但使用带参数的委托,可以使用thread.Start()来运行线程,这时所传递的参数值为null

        也可以定义一个类来传递参数值,如下面的代码如下:

    class MyData
    {
        private String d1;
        private int d2;
        public MyData(String d1, int d2)
        {
             
    this.d1 = d1;
             
    this.d2 = d2;
        }
        public void threadMethod()
        {
              Console.WriteLine(d1);
              Console.WriteLine(d2);
        }
    }

    MyData myData 
    = new MyData("abcd",1234);
    Thread thread 
    = new Thread(myData.threadMethod);
    thread.Start();

        如果使用在第二节定义的MyThread类,传递参数会显示更简单,代码如下:

    class NewThread : MyThread
    {
        
    private String p1;
        
    private int p2;
        
    public NewThread(String p1, int p2)
        {
            
    this.p1 = p1;
            
    this.p2 = p2;
        }

        
    override public void run()
        {
            Console.WriteLine(p1);
            Console.WriteLine(p2);
        }
    }

    NewThread newThread 
    = new NewThread("hello world"4321);
    newThread.start();

    四、     前台和后台线程

        使用Thread建立的线程默认情况下是前台线程,在进程中,只要有一个前台线程未退出,进程就不会终止。主线程就是一个前台线程。而后台线程不管线程是否结束,只要所有的前台线程都退出(包括正常退出和异常退出)后,进程就会自动终止。一般后台线程用于处理时间较短的任务,如在一个Web服务器中可以利用后台线程来处理客户端发过来的请求信息。而前台线程一般用于处理需要长时间等待的任务,如在Web服务器中的监听客户端请求的程序,或是定时对某些系统资源进行扫描的程序。下面的代码演示了前台和后台线程的区别。

    public static void myStaticThreadMethod()
    {
        Thread.Sleep(
    3000);
    }

    Thread thread 
    = new Thread(myStaticThreadMethod);
    // thread.IsBackground = true;
    thread.Start();

        如果运行上面的代码,程序会等待3秒后退出,如果将注释去掉,将thread设成后台线程,则程序会立即退出。

        要注意的是,必须在调用Start方法之前设置线程的类型,否则一但线程运行,将无法改变其类型。

        通过BeginXXX方法运行的线程都是后台线程

    五、   判断多个线程是否都结束的两种方法

    确定所有线程是否都完成了工作的方法有很多,如可以采用类似于对象计数器的方法,所谓对象计数器,就是一个对象被引用一次,这个计数器就加1,销毁引用就减1,如果引用数为0,则垃圾搜集器就会对这些引用数为0的对象进行回收。

    方法一:线程计数器

    线程也可以采用计数器的方法,即为所有需要监视的线程设一个线程计数器,每开始一个线程,在线程的执行方法中为这个计数器加1,如果某个线程结束(在线程执行方法的最后为这个计数器减1),为这个计数器减1。然后再开始一个线程,按着一定的时间间隔来监视这个计数器,如是棕个计数器为0,说明所有的线程都结束了。当然,也可以不用这个监视线程,而在每一个工作线程的最后(在为计数器减1的代码的后面)来监视这个计数器,也就是说,每一个工作线程在退出之前,还要负责检测这个计数器。使用这种方法不要忘了同步这个计数器变量啊,否则会产生意想不到的后果。

    方法二:使用Thread.join方法

    join方法只有在线程结束时才继续执行下面的语句。可以对每一个线程调用它的join方法,但要注意,这个调用要在另一个线程里,而不要在主线程,否则程序会被阻塞的。

        个人感觉这种方法比较好。

        线程计数器方法演示:

        class ThreadCounter : MyThread
        {
            
    private static int count = 0;
            
    private int ms;
            
    private static void increment()
            {
                
    lock (typeof(ThreadCounter))  // 必须同步计数器
                {
                    count
    ++;
                }
            }
            
    private static void decrease()
            {
                
    lock (typeof(ThreadCounter))
                {
                    count
    --;
                }
            }
            
    private static int getCount()
            {
                
    lock (typeof(ThreadCounter))
                {
                    
    return count;
                }
            }
            
    public ThreadCounter(int ms)
            {
                
    this.ms = ms;
            }
            
    override public void run()
            {
                increment();
                Thread.Sleep(ms);
                Console.WriteLine(ms.ToString()
    +"毫秒任务结束");
                decrease();
                
    if (getCount() == 0)
                    Console.WriteLine(
    "所有任务结束");
            }
        }

    ThreadCounter counter1 
    = new ThreadCounter(3000);
    ThreadCounter counter2 
    = new ThreadCounter(5000);
    ThreadCounter counter3 
    = new ThreadCounter(7000);

    counter1.start();
    counter2.start();
    counter3.start();

        上面代码虽然在大多数的时候可以正常工作,但却存在一个隐患,就是如果某个线程,假设是counter1,在运行后,由于某些原因,其他的线程并未运行,在这种情况下,在counter1运行完后,仍然可以显示出“所有任务结束”的提示信息,但是counter2和counter3还并未运行。为了消除这个隐患,可以将increment方法从run中移除,将其放到ThreadCounter的构造方法中,在这时,increment方法中的lock也可以去掉了。代码如:

            public ThreadCounter(int ms)
            {
                
    this.ms = ms;
                increment();
            }

        运行上面的程序后,将显示如图2的结果。



                                                                     图2

    使用Thread.join方法演示


    private static void threadMethod(Object obj)
    {
        Thread.Sleep(Int32.Parse(obj.ToString()));
        Console.WriteLine(obj 
    + "毫秒任务结束");
    }
    private static void joinAllThread(object obj)
    {
        Thread[] threads 
    = obj as Thread[];
        
    foreach (Thread t in threads)
            t.Join();
        Console.WriteLine(
    "所有的线程结束");
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        Thread thread1 
    = new Thread(threadMethod);
        Thread thread2 
    = new Thread(threadMethod);
        Thread thread3 
    = new Thread(threadMethod);

         thread1.Start(
    3000);
         thread2.Start(
    5000);
         thread3.Start(
    7000);

         Thread joinThread 
    = new Thread(joinAllThread);
         joinThread.Start(
    new Thread[] { thread1, thread2, thread3 });

    }

        在运行上面的代码后,将会得到和图2同样的运行结果。上述两种方法都没有线程数的限制,当然,仍然会受到操作系统和硬件资源的限制。

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