C#多線程開發實戰記錄之線程基礎
前言
最近由於工作的需要，一直在使用C#的多線程進行開發，其中也遇到瞭很多問題，但也都解決瞭。後來發覺自己對於線程的知識和運用不是很熟悉，所以將利用幾篇文章來系統性的學習匯總下C#中的多線程開發。
線程基礎
“進程是操作系統分配資源的最小單元，線程是操作系統調度的最小單元” 這句話應該學習計算機的朋友或多或少都聽說過，這在操作系統這門課中是很重要的一個概念。
在操作系統中可以同時運行很多個應用程序，那麼你知道計算機是如何分配和調度這些應用程序去使用CPU進行工作的嗎？
這裡面就牽扯到瞭進程、線程的概念，也就是我們接下來要學習的內容。
一個應用程序會有很多個線程，但是隻能有一個進程。也就是說一個進程中可以有很多個線程。那麼這是為什麼呢？以前計算機隻有一個計算模塊，每次隻能單一的執行一個計算單元，不能同時執行多個計算任務。現在隨著科技的發展，有瞭多核CPU，可以一次性執行多個應用程序，這樣就實現瞭多任務。操作系統為瞭不讓一個應用程序獨占CPU，導致其餘程序掛起等待，不得不設計出一種將物理計算單元分割為一些虛擬的進程，並給予每個執行程序一定量的計算能力。此外，操作系統必須始終能夠優先訪問CPU，並能調整不同程序訪問CPU的優先級(說白瞭就是典型的以空間換時間)。
線程正是這一概念的實現，可以認為線程是一個虛擬的進程，用於獨立運行一個特定的程序。
大量使用線程會消耗大量的OS資源
那麼為什麼需要使用線程呢！其實就是為瞭在相同的時間內，讓操作系統或CPU幹更多的活，那麼在C#中線程應該如何使用或者說在什麼場景下使用呢！
在C#中關於線程的使用，大多數時候是在當程序需要處理大量繁瑣、占用資源多、花費大量時間的任務時進行應用，比如訪問數據庫，視頻顯示，文件IO操作、網絡傳輸等。
線程在應用程序中可以進行如何操作：1、創建線程；2、暫停線程；3、線程等待；4、終止線程。
1、創建線程
通過聲明並實例化Thread就可以創建線程，它接收方法作為參數。使用Thread.Start()就可以開啟子線程，讓其去執行方法中的內容。
static void Main(string[] args)
{
//新創建的線程中輸出
Thread oneThread = new Thread(PrintNumber);
oneThread.Start();
//主線程中輸出
PrintNumber();
Console.ReadKey();
}
static void PrintNumber()
{
Console.WriteLine("開始......");
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Console.WriteLine(i);
}
}
可以看到當我們在子線程和主線程中同時輸出PrintNumber()中的內容時，它是亂的隨機交叉輸出的。
2、暫停線程
暫停線程故名思意就是讓線程暫停，不讓其占用CPU資源，在一直等待，啥時候取消暫停就恢復運行。在C#中暫停就是讓這個線程進入睡眠狀態，讓其休眠，不讓其占用系統資源就可以瞭。
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2)); //睡眠2s
3、線程等待
線程等待就是多個線程在處理某個任務時，某個線程必須等待前一個線程處理所有數據後才可以進行執行，在這個期間，這個線程是阻塞狀態的。隻有前一個線程完事瞭，他才可以再繼續執行。
static void Main(string[] args)
{
//新創建的線程中輸出
Thread oneThread = new Thread(PrintNumber);
oneThread.Start();
oneThread.Join();
//主線程中輸出
PrintNumber();
Console.ReadKey();
}
也就是說上面的程序主線程必須得等oneThread線程執行完PrintNumber方法後，它才可以執行。
4、線程終止
就是線程在執行過程中，利用某些操作（Thread.Abort()）可以使其線程立即退出，不進行工作瞭。
static void Main(string[] args)
{
//新創建的線程中輸出
Thread oneThread = new Thread(PrintNumber);
oneThread.Start();
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(6));
oneThread.Abort();
//主線程中輸出
PrintNumber();
Console.ReadKey();
}
上面的程序可以看到，當主程序再等待6s後，立即將oneThread線程終止掉。
其實Abort()方法是給線程註入瞭ThreadAbortException方法，導致線程被終結，這其實很危險，因為該線程可能正在處理某些重要的數據，比如接收傳輸數據等，這樣子就傳遞摧毀瞭程序，數據也就丟失瞭。還有就是這個方法不能保證100%終止線程。有時候有些異常會被吃掉，我們可以利用某些關鍵變量在子線程中進行控制，從而取消線程的執行就可以。
在實際編碼使用線程的過程中，可以通過oneThread.ThreadState來獲取目前線程的狀態。有時候我們也可以手動的設置線程的優先級，設置為最高的則提前執行，但是這個隻是針對於單核CPU時，目前市面上基本都是多核的瞭，這種使用場景也就很少瞭。
一般我們創建的線程都是屬於前臺線程，通過手動設置ontThread對象的IsBackground屬性為true時才會為後臺線程。通常前臺線程會比後臺線程提前執行完。當前臺線程執行完成後，程序結束並且後臺線程被終結。進程會等待所有的前臺線程完成後再結束工作，但是如果隻剩下後臺線程，進程會直接結束工作。
C#中的lock關鍵字
某一個資源當被多個線程同時訪問時，可能這個資源的某些值對於各個線程來說會出問題。如果在某一時刻，一個線程是使其遞增，一個線程是遞減，會導致其值不唯一，各個線程拿到的值不對。這種情況就是所謂的競爭條件，競爭條件是多線程環境中非常常見的導致錯誤的原因。
class PepoleCount
{
int count = 0;
public void AddCount()
{
++count;
}
public void DeleteCount()
{
--count;
}
}
比如是上面的程序，當兩個線程同時訪問這個PepoleCount類時，會導致count變量出現競爭條件。就是每個線程可能拿到的數值不是最新的。那麼如何辦呢，此時就需要使用到lock機制，也就是加鎖。目的是為瞭當一個線程訪問某個資源時，其餘線程如果在訪問時，必須等待當前訪問完事後，它才可以訪問。保證瞭數據的有效性。
lock關鍵字是如果鎖定瞭一個對象，需要訪問該對象的所有其他線程則會處於阻塞狀態，並等待知道該對象解除鎖定才可以訪問。
class PepoleCount
{
private readonly object _syncRoot = new object();
int count = 0;
public void AddCount()
{
lock(_syncRoot)
{
++count;
}
}
public void DeleteCount()
{
lock(_syncRoot)
{
--count;
}
}
}
關於加鎖這塊還是有很多講究的，不是說每一個方法，每一個變量都需要進行加鎖，如果頻繁的加鎖會導致其餘線程處於阻塞狀態，那麼也會導致應用程序出現嚴重的性能問題。
總結
到此這篇關於C#多線程開發實戰記錄之線程基礎的文章就介紹到這瞭,更多相關C#多線程基礎內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！