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  • C#编程 线程,任务和同步(1) 基础认识

    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。

    线程是程序中独立的指令流。在VS编辑器中输入代码的时候,系统会分析代码,用下划线标注遗漏的分号和其他语法错误,这就是用一个后台线程完成。Word文档需要一个线程等待用户输入,另一个线程进行后台搜索,第三个线程将写入的数据存储在临时文件中。运行在服务器上的应用程序中等待客户请求的线程成为侦听器线程。

    进程包含资源,如Window句柄,文件系统句柄或其他内核对象。每个进程都分配的虚拟内存。一个进程至少包含一个线程。

    一个应用程序启动,一般会启动一个进程,然后进程启动多个线程。

    进程和线程的一个简单解释

    1,计算机的核心是CPU,它承担了所有的计算任务。它就像一座工厂,时刻在运行。

    2,如果工厂的电力有限一次只能供给一个车间使用。也就是说一个车间开工的时候,其他车间就必须停工。背后的含义就是。单个CPU一次只能运行一个任务。(多核CPU可以运行多个任务)  

    3,进程就好比工厂的车间,它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻,CPU总是运行一个进程,其他进程处于非运行状态。

    4,一个车间里,可以有很多工人,他们协同完成一个任务。

    5,线程就好比车间里的工人。一个进程可以包括多个线程。

    6,车间的控件是工人们共享的,比如许多房间是每个工人都可以进出的。这象征一个进程的内存空间是共享的,每个线程都可以使用这些共享空间。

    7,进程就好比工厂的车间,它代表CPU所能处理的单个任务。任一时刻,CPU总是运行一个进程,其他进程处于非运行状态。

    8,一个防止他人进入的简单方法,就是门口加一把锁(厕所)。先到的人锁上门,后到的人看到上锁,就在门口排队,等锁打开再进去。这就叫"互斥锁"(Mutual exclusion,缩写 Mutex),防止多个线程同时读写某一块内存区域。

    9,还有些房间,可以同时容纳n个人,比如厨房。也就是说,如果人数大于n,多出来的人只能在外面等着。这好比某些内存区域,只能供给固定数目的线程使用。

    10,这时的解决方法,就是在门口挂n把钥匙。进去的人就取一把钥匙,出来时再把钥匙挂回原处。后到的人发现钥匙架空了,就知道必须在门口排队等着了。这种做法叫做"信号量"(Semaphore),用来保证多个线程不会互相冲突。 不难看出,mutex是semaphore的一种特殊情况(n=1时)。也就是说,完全可以用后者替代前者。但是,因为mutex较为简单,且效率高,所以在必须保证资源独占的情况下,还是采用这种设计。

    11,操作系统的设计,因此可以归结为三点:

    (1)以多进程形式,允许多个任务同时运行;

    (2)以多线程形式,允许单个任务分成不同的部分运行;

    (3)提供协调机制,一方面防止进程之间和线程之间产生冲突,另一方面允许进程之间和线程之间共享资源。

    后台线程和前台线程

    只有一个前台线程在运行,应用程序的进程就在运行,如果多个前台线程在运行,但是Main方法结束了,应用程序的进程仍然是运行的,直到所有的前台线程完成其任务为止。

    在默认情况下,用Thread类创建的线程是前台线程。线程池中的线程总是后台线程。

    在用Thread类创建线程的时候,可以设置IsBackground属性,表示它是一个前台线程还是一个后台线程。

    后台线程用的地方:如果关闭Word应用程序,拼写检查器继续运行就没有意义了,在关闭应用程序的时候,拼写检查线程就可以关闭。

    当所有的前台线程运行完毕,如果还有后台线程运行的话,所有的后台线程会被终止掉。

    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情(运行一个线程中的计算任务),当有很多线程需要CPU去执行的时候,线程调度器会根据线程的优先级去判断先去执行哪一个线程,如果优先级相同的话,就使用一个循环调度规则,逐个执行每个线程。

    在Thead类中,可以设置Priority属性,以影响线程的基本优先级 ,Priority属性是一个ThreadPriority枚举定义的一个值。定义的级别有Highest ,AboveNormal,BelowNormal 和 Lowest。

    控制线程

    1,获取线程的状态(Running还是Unstarted,,,),当我们通过调用Thread对象的Start方法,可以创建线程,但是调用了Start方法之后,新线程不是马上进入Running状态,而是出于Unstarted状态,只有当操作系统的线程调度器选择了要运行的线程,这个线程的状态才会修改为Running状态。我们使用Thread.Sleep()方法可以让当前线程休眠进入WaitSleepJoin状态。

    2,使用Thread对象的Abort()方法可以停止线程。调用这个方法,会在终止要终止的线程中抛出一个ThreadAbortException类型的异常,我们可以try catch这个异常,然后在线程结束前做一些清理的工作。

    3,如果需要等待线程的结束,可以调用Thread对象的Join方法,表示把Thread加入进来,停止当前线程,并把它设置为WaitSleepJoin状态,直到加入的线程完成为止。

     

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