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一、进程和线程
进程是CPU资源分配的最小单位,线程是CPU调度的最小单位。可以理解为,打开一个应用程序时,操作系统启动一个进程,为其分配虚拟内存、文件句柄等资源,一个进程至少拥有一个线程,这些线程共享该进程的资源(内存和堆),但是每个线程都有独立的栈,以记录函数的执行位置和局部变量。CPU对线程的调度可以实现任务的并行执行,提高程序的运行效率。
二、在C#中使用多线程
1. Thread类
使用Thread类通过ThreadStart(无参数)或ParameterizedThreadStart(一个输入参数)类型的委托创建一个Thread对象,开启一个新线程,执行该委托传递的任务,此时线程尚未处于运行状态。调用Start()函数启动线程,当前线程继续执行。调用Join()函数可以阻塞当前线程,直到调用Join()的线程终止。
Thread类创建的线程默认为前台线程,可以通过IsBackground属性设置其为前台或后台线程。还可以通过Priority属性设置线程的优先级。
如需中止线程,调用Abort()方法,在调用该方法的线程上抛出ThreadAbortException异常,以结束该线程。线程内部可以通过try catch捕获该异常,在catch模块中进行一些必要的处理,如释放持有的锁和文件资源等,还可以通过Thread.ResetAbort()方法阻止线程的中止。但是通常来说,应当慎重使用Abort()方法,如果在当前线程中抛出该异常,其结果是可预测的,但是对于其他线程,它会中断任何正在执行的代码,有可能中断静态对象的生成,造成不可预测的结果。
2. 线程池
ThreadPool类维护一个线程的列表,提供给用户以执行不同的小任务,减少频繁创建线程的开销。ThreadPool的使用比较简单,只需调用ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法,传递一个WaitCallback类型的委托,线程池即从池中选择一个线程执行该任务。 但是线程池的使用也有一些限制:
- 线程池中的线程均为后台线程,并且不能修改为前台线程
- 不能给入池的线程设置优先级或名称
- 对于COM对象,入池的所有线程都是多线程单元(MTA)线程,许多COM对象都需要单线程单元(STA) 线程
- 入池的线程只适合时间较短的任务,如果线程需要长时间运行,应使用Thread类创建线程或使用Task的LongRunning选项
3. Parallel类
Parallel和Task类都位于System.Threading.Task命名空间中,是对Thread和ThreadPool类更高级的抽象。Parrallel类有For()、ForEach()、Invoke()三个方法,前两者在每次迭代中调用相同的代码,实现了数据并行性,Invoke()允许同时调用不同的方法,实现任务并行性。
For()和ForEach()两者的用法类似。如下例,调用Parallel.For()方法,实现从0到10的迭代,每次迭代是并行执行的,并且从输出结果可以看出,执行顺序是不能保证的。