c#異步編程-線程

近期會(huì)分享自己學(xué)習(xí)c#異步編程系列的文章，如果能幫助大家希望多多關(guān)注文章末尾的微信公眾號(hào)和知乎三連。各位舉手之勞是對我更新技術(shù)文章最大的支持。

1.線程

線程是一個(gè)可執(zhí)行的路徑，它可以獨(dú)立于其他線程執(zhí)行。
每個(gè)線程都在操作系統(tǒng)的進(jìn)程內(nèi)執(zhí)行，而操作系統(tǒng)進(jìn)程提供了程序運(yùn)行的獨(dú)立環(huán)境。
單線程應(yīng)用，在進(jìn)程的獨(dú)立環(huán)境里只跑一個(gè)線程，所以該線程擁有獨(dú)占權(quán)。
多線程應(yīng)用，單個(gè)進(jìn)程中會(huì)跑多個(gè)線程，他們會(huì)共享當(dāng)前的執(zhí)行環(huán)境（內(nèi)存）等。
進(jìn)程和線程的對應(yīng)關(guān)系，一個(gè)進(jìn)程可以擁有多個(gè)線程，多個(gè)線程只能屬于一個(gè)進(jìn)程。例如：一個(gè)非常耗時(shí)的操作（讀數(shù)據(jù)庫、復(fù)雜耗時(shí)的計(jì)算），如果只用主線程執(zhí)行UI線程會(huì)“假死”專業(yè)術(shù)語叫線程阻塞。這時(shí)候的解決辦法就是單獨(dú)開一個(gè)線程去執(zhí)行這個(gè)耗時(shí)操作。這個(gè)時(shí)候處理的數(shù)據(jù)就可被稱作是共享狀態(tài)。

示例代碼如下：

    static void Main(string[] args)
    {
        Thread t = new Thread(PrintValue);
        t.Start();

        for (int i = 0; i < 1000; i++)
        {
            Console.WriteLine("main thread.");
        }
    }

    static void PrintValue() 
    {
        for (int i = 0; i < 1000; i++)
        {
            Console.WriteLine("thread t.");
        }
    }

效果：

在單核計(jì)算機(jī)上，操作系統(tǒng)必須為每個(gè)線程分派“時(shí)間片”（在windows中通常為20毫秒）來模擬并發(fā)，從而導(dǎo)致重復(fù)的"main thread."和"thread t."輸出。
在多核或多處理計(jì)算機(jī)上，這兩個(gè)線程可以真正的并行執(zhí)行（也可能受到計(jì)算機(jī)上其他活動(dòng)進(jìn)程的競爭）。
線程搶占：A線程的執(zhí)行與另外一個(gè)線程上代碼的執(zhí)行交織的那一刻。可被成為線程搶占。

線程屬性：

線程一旦開始執(zhí)行，isAlive就是True，線程結(jié)束就編程false。
線程結(jié)束的條件就是：線程構(gòu)造函數(shù)傳入的委托結(jié)束了執(zhí)行。
線程一旦結(jié)束，就無法再重啟，因?yàn)榫€程需要執(zhí)行的代碼執(zhí)行完成之后會(huì)自動(dòng)銷毀。
每個(gè)線程都有Name屬性，通常用于調(diào)試。每個(gè)線程的Name只能設(shè)置一次，以后更改會(huì)拋出異常。
靜態(tài)的Thread.CurrentThread屬性，會(huì)返回當(dāng)前執(zhí)行的線程。

static void Main(string[] args)
{
    Thread.CurrentThread.Name = "Main_Thread";
    Thread t = new Thread(PrintValue);
    t.Name = "T_Thread";
    t.Start();

    Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name);

    for (int i = 0; i < 1000; i++)
    {
        Console.WriteLine("main thread.");
    }
}

static void PrintValue() 
{
    for (int i = 0; i < 1000; i++)
    {
        Console.WriteLine("thread t.");
    }
}

2.Thread.Join 和 Thread.Sleep

Join();

調(diào)用Join方法，就可以等待另一個(gè)線程結(jié)束。也叫阻塞線程

示例代碼如下：

    static void Main(string[] args)
    {
        #region Join and Sleep

        Thread t = new Thread(PrintValue);
        t.Start();
        t.Join();//等待PrintValue執(zhí)行完成
        Console.WriteLine("End.");

        #endregion
    }

    static void PrintValue() 
    {
        for (int i = 0; i < 1000; i++)
        {
            Console.WriteLine("thread t.");
        }
    }

調(diào)用join的時(shí)候，可以設(shè)置一個(gè)超時(shí)，用毫秒或者TimeSpan都可以。
如果返回true，那就是線程結(jié)束；如果超時(shí)，則返回false。

    static Thread t1, t2;

    static void Main(string[] args)
    {
        t1 = new Thread(ThreadTest);
        t1.Name = "t1";
        t1.Start();
        t2 = new Thread(ThreadTest);
        t2.Name = "t2";
        t2.Start();
    }

    private static void ThreadTest() 
    {
        Console.WriteLine("Current thread:{0}",Thread.CurrentThread.Name);

        if (Thread.CurrentThread.Name == "t1" && t2.ThreadState != ThreadState.Unstarted)
        {
            if (t2.Join(1000))
            {
                Console.WriteLine("t2 join 2000ms.");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("the time out.");
            }
        }

        Thread.Sleep(4000);
        Console.WriteLine("thread 1:{0}", t1.ThreadState);
        Console.WriteLine("thread 2:{0}", t2.ThreadState);
    }

效果：

Sleep()

Thread.Sleep()方法會(huì)暫停當(dāng)前的線程，并等一段時(shí)間。期間是不占用cpu資源的。
```
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
    for (int j = 0; j < 10000; j++)
    {
        Console.WriteLine("i");
    }
    Thread.Sleep(4000);
 }
```
驗(yàn)證：在每次i循環(huán)的時(shí)候會(huì)占用CPU輸出10000次，然后休息4秒再繼續(xù)循環(huán)。這時(shí)候分析圖如下：

3.前臺(tái)線程和后臺(tái)線程

前臺(tái)線程：

該線程在沒有執(zhí)行完成函數(shù)代碼時(shí)，在程序關(guān)閉時(shí)是不會(huì)退出進(jìn)程的。

    Thread t1 = new Thread(PrintValue);
    t1.IsBackground = true;
    t1.Start();

    static void PrintValue() 
    {
        while (true)
        {
            Console.WriteLine("thread t.");
        }
    }

效果：

后臺(tái)線程：

該線程不管有沒有執(zhí)行完成函數(shù)代碼，都會(huì)直接退出進(jìn)程。

    Thread t1 = new Thread(PrintValue);
    t1.IsBackground = false;
    t1.Start();

    static void PrintValue() 
    {
        while (true)
        {
            Console.WriteLine("thread t.");
        }
    }

4.線程優(yōu)先級(jí)

線程優(yōu)先級(jí)決定了相對于操作系統(tǒng)中其他活躍線程所占的執(zhí)行時(shí)間，提升指定線程優(yōu)先級(jí)如果該線程處理任務(wù)比較重則會(huì)降低其他線程優(yōu)先級(jí)會(huì)導(dǎo)致其他搶占不到CPU處理時(shí)間片，。

Thread t1 = new Thread(() => { Console.ReadLine(); });
t1.Priority = ThreadPriority.Highest;
t1.Start();

ThreadPriority枚舉如下：

//
// 摘要:
//     Specifies the scheduling priority of a System.Threading.Thread.
public enum ThreadPriority
{
    //
    // 摘要:
    //     The System.Threading.Thread can be scheduled after threads with any other priority.
    Lowest = 0,
    //
    // 摘要:
    //     The System.Threading.Thread can be scheduled after threads with Normal priority
    //     and before those with Lowest priority.
    BelowNormal = 1,
    //
    // 摘要:
    //     The System.Threading.Thread can be scheduled after threads with AboveNormal priority
    //     and before those with BelowNormal priority. Threads have Normal priority by default.
    Normal = 2,
    //
    // 摘要:
    //     The System.Threading.Thread can be scheduled after threads with Highest priority
    //     and before those with Normal priority.
    AboveNormal = 3,
    //
    // 摘要:
    //     The System.Threading.Thread can be scheduled before threads with any other priority.
    Highest = 4
}

如果想讓某線程的優(yōu)先級(jí)比其他進(jìn)程中的線程高，那么就必須提升進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)。

使用system.Diagnostics下的Process類。
using（Process p = Process.GetCurrentProcess()） p.PriorityClass = ProcessPriorityClass.High;
這可以很好的用于只做少量工作且需要較低延遲的非UI進(jìn)程。
對于需要大量計(jì)算的程序（wpf、winfrom等），提高進(jìn)程優(yōu)先級(jí)可能會(huì)降低其他進(jìn)程搶占不到CPU處理時(shí)間片，從而降低整個(gè)計(jì)算機(jī)的速度。