摘要：.Net提供了許多多線程編程工具,可能是因?yàn)樘嗔?所以掌握起來(lái)總是有一些頭疼,我在這里講講我總結(jié)的一些多線程編程的經(jīng)驗(yàn),希望對(duì)大家有幫助。

1.多線程的總結(jié)

不需要傳遞參數(shù),也不需要返回參數(shù)

我們知道啟動(dòng)一個(gè)線程最直觀的辦法是使用Thread類(lèi),具體步驟如下：

public void test(){ThreadStart threadStart = new ThreadStart(Calculate);Thread thread = new Thread(threadStart);thread.Start();}public void Calculate(){double Diameter = 0.5;Console.Write("The perimeter Of Circle with a Diameter of {0} is {1}", Diameter, Diameter * Math.PI);}

例1

???? 上面我們用定義了一個(gè)ThreadStart類(lèi)型的委托,這個(gè)委托制定了線程需要執(zhí)行的方法:Calculate,在這個(gè)方法里計(jì)算了一個(gè)直徑為0.5的圓的周長(zhǎng),并輸出.這就構(gòu)成了最簡(jiǎn)單的多線程的例子,在很多情況下這就夠用了,然后ThreadStart這個(gè)委托定義為void ThreadStart(),也就是說(shuō),所執(zhí)行的方法不能有參數(shù),這顯然是個(gè)很大的不足,為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷,聰明的程序員想出了許多好的方法,我們將在需要傳遞多個(gè)參數(shù)一節(jié)中進(jìn)行介紹,這里我們先介紹.Net為了解決這個(gè)問(wèn)題而設(shè)定的另外一個(gè)委托:就是ParameterizedThreadStart ,我會(huì)在下面詳細(xì)講述。

需要傳遞單個(gè)參數(shù)

public void test{//ParameterThreadStart的定義為void ParameterizedThreadStart(object state)//使用這個(gè)這個(gè)委托定義的線程的啟動(dòng)函數(shù)可以接受一個(gè)輸入?yún)?shù),具體例子如下ParameterizedThreadStart threadStart=new ParameterizedThreadStart(Calculate);Thread thread=new Thread();thread.Start(0.9); }public void Calculate(object arg){double Diameter=double(arg);Console.Write("The perimeter Of Circle with a Diameter of {0} is {1}",Diameter,Diameter*Math.PI);}

例2
????? Calculate方法有一個(gè)為object類(lèi)型的參數(shù),雖然只有一個(gè)參數(shù),而且還是object類(lèi)型的,使用的時(shí)候尚需要類(lèi)型轉(zhuǎn)換,但是好在可以有參數(shù)了,并且通過(guò)把多個(gè)參數(shù)組合到一個(gè)類(lèi)中,然后把這個(gè)類(lèi)的實(shí)例作為參數(shù)傳遞,就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)參數(shù)傳遞。

需要傳遞多個(gè)參數(shù)

???? 雖然通過(guò)把需要的參數(shù)包裝到一個(gè)類(lèi)中,委托ParameterizedThreadStart就可以傳遞多個(gè)參數(shù),但是由于這個(gè)委托的傳入?yún)?shù)是object,所以不可避免的需要進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換,下面還有幾個(gè)常用的參數(shù)傳遞方法,讓我們來(lái)一一看來(lái)使用專門(mén)的線程類(lèi)，這是許多程序員愛(ài)使用的經(jīng)典模式,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是把需要另起線程執(zhí)行的方法,和他需要的參數(shù)放到一個(gè)類(lèi)中,參數(shù)作為了類(lèi)的屬性,調(diào)用時(shí)聲明此類(lèi)的實(shí)例,然后初始化屬性,方法執(zhí)行時(shí)直接使用類(lèi)里初始化好的屬性來(lái)執(zhí)行,這樣方法本身就可以不需要參數(shù),而又起到了多參數(shù)傳遞的效果,于是使用本文最開(kāi)始提到的不帶參數(shù)的ThreadStart委托就可以了,并且由于需要執(zhí)行的方法和參數(shù)都放在一個(gè)類(lèi)中,充分體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn).具體方法如下：

????? 還是計(jì)算面積的方法的例子,我們把這個(gè)方法用一個(gè)類(lèi)包裝起來(lái),輸入?yún)?shù)Diameter(直徑)是這個(gè)類(lèi)的一個(gè)字段

public class MyThread {public double Diameter = 10;public double Result = 0;public MyThread(int Diameter){this.Diameter = Diameter;}public void Calculate(){Console.WriteLine("Calculate Start");Thread.Sleep(2000);Result = Diameter * Math.PI; ;Console.WriteLine("Calculate End, Diameter is {0},Result is {1}", this.Diameter, Result);} }MyThread t=new MyThread(5.0); ThreadStart threadStart=new ThreadStart(t.Calculate) Thread thread=new Thread(threadStart); thread.Start(); }

例3

???? 這種方法把參數(shù)傳遞變成了屬性共享,想傳遞多少個(gè)變量都可以,從封裝上講,把邏輯和邏輯涉及的數(shù)據(jù)封裝在一起,也很不錯(cuò),這個(gè)方法還有一個(gè)聰明的變體,利用了匿名方法,這種變體連獨(dú)立的類(lèi)都省掉了,我現(xiàn)在給出這個(gè)方法。

double Diameter = 6; double Result=0; Thread ta = new Thread(new ThreadStart(delegate() { Thread.Sleep(2000); Result=Diameter * Math.PI; Console.WriteLine("匿名 Calculate End, Diameter is {0},Result is {1}",Diameter, Result); ; })); ta.Start();

例4

????? 這個(gè)方法和上例道理相同,都是把參數(shù)傳遞變成了對(duì)變量的調(diào)用,從而取消了參數(shù)傳遞,但是,后者充分利用了匿名方法的一個(gè)性質(zhì),就是可以直接使用當(dāng)前上下文的局部變量,比如委托中的Diameter,和Result.當(dāng)然,這樣做的缺點(diǎn)是如果匿名方法太長(zhǎng),程序的可讀性會(huì)降低,所以一般很少有人這樣做,這里給出這個(gè)方法供大家參考,關(guān)于匿名委托的資料可以參見(jiàn)

???? 聰明的讀者肯定想,既然可以用字段來(lái)傳入變量,當(dāng)然也可以用字段傳出變量,比如在上面兩個(gè)例子里我們看到計(jì)算結(jié)果都寫(xiě)進(jìn)了一個(gè)叫Result(加亮的地方)的變量里,我們直接訪問(wèn)這個(gè)變量不就可以得到計(jì)算結(jié)果了嗎?

???? 這樣做有一個(gè)致命的問(wèn)題:既然是異步執(zhí)行,主線程怎么知道分線程什么時(shí)候完成了計(jì)算呢?比如上兩個(gè)例子中,我們的線程都睡眠了2000毫秒,然后才進(jìn)行計(jì)算,那么如果主線程在沒(méi)有完成計(jì)算前訪問(wèn)Result,只能得到一個(gè)0值.于是我們就有了下面的一系列解決方法。

需要傳遞參數(shù)且需要返回參數(shù)

???? 剛才說(shuō)到主線程需要知道子線程什么時(shí)候執(zhí)行完成,可以使用Thread.ThreadState枚舉來(lái)判斷當(dāng)線程的ThreadState==ThreadState.Stop時(shí),一般就說(shuō)明線程完成了工作,這時(shí)結(jié)果就可用了,如果不是這個(gè)狀態(tài),就繼續(xù)執(zhí)行別的工作,或者等待一會(huì),然后再嘗試.倘若需要等有多個(gè)子線程需的返回,并且需要用他們的結(jié)果來(lái)進(jìn)行進(jìn)異步計(jì)算,那就叫做線程同步了,下面我們介紹另外一種我比較推薦的方法,能夠自定義參數(shù)個(gè)數(shù),并且返回?cái)?shù)據(jù),而且使用起來(lái)也相對(duì)方便，

使用委托的異步調(diào)用方法和回調(diào)

???? 首先我們要把需要異步調(diào)用的方法定義為一個(gè)委托,然后利用BeginInvoke來(lái)異步調(diào)用,BeginInvoke的第一個(gè)參數(shù)就是直徑,第二個(gè)是當(dāng)線程執(zhí)行完畢后的調(diào)用的方法。

delegate double CalculateMethod(double Diameter); static CalculateMethod calcMethod; double result = 0; static void Main(string[] args) { calcMethod = new CalculateMethod(Calculate); calcMethod.BeginInvoke(5, new AsyncCallback(TaskFinished), null); } ///<summary> ///線程調(diào)用的函數(shù) ///<summary>
public static double Calculate(double Diameter) { return Diameter * Math.PI; } ///<summary>///線程完成之后回調(diào)的函數(shù) ///<summary> public static void TaskFinished(IAsyncResult result) { result=calcMethod.EndInvoke(result); }

例5

注意,再線程執(zhí)行完畢后執(zhí)行的方法TaskFinished中,我們使用了EndInvoke來(lái)取得這個(gè)函數(shù)的返回值

線程池

???? 線程雖然是個(gè)好東西,但是也是個(gè)資源消耗大戶,許多時(shí)候,我們需要用多線程,但是又不希望線程的數(shù)量過(guò)多,這就是線程池的作用,.Net為我們提供了現(xiàn)成的線程池ThreadPool,他的使用如下：

WaitCallback w = new WaitCallback(Calculate); ThreadPool.QueueUserWorkItem(w, 1.0); ThreadPool.QueueUserWorkItem(w, 2.0); ThreadPool.QueueUserWorkItem(w, 3.0); ThreadPool.QueueUserWorkItem(w, 4.0);public static void Calculate(double Diameter) { return Diameter * Math.PI; }

例6

????? 首先定義一個(gè)WaitCallback委托,WaitCallback的格式是void WaitCallback(object state),也就是說(shuō)你的方法必須符合這個(gè)格式,接著調(diào)用QueueUserWorkItem,將這個(gè)任務(wù)加入線程池,當(dāng)縣城池有空閑線時(shí),將會(huì)調(diào)度并運(yùn)行你的代碼。

????? 每一個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)線程池,線程池的默認(rèn)大小是25,我們可以通過(guò)SetMaxThreads方法來(lái)設(shè)置其最大值。

????? [注]由于每個(gè)進(jìn)程只有一個(gè)線程池,所以如果是在iis進(jìn)程,或者sqlserver的進(jìn)程中使用線程池,并且需要設(shè)置線程池的最大容量的話,會(huì)影響到iis進(jìn)程或sql進(jìn)程,所以這兩種情況下要特別小心。

控制權(quán)

???? 在和大家交談的時(shí)候我發(fā)現(xiàn)凡是習(xí)慣了面向?qū)ο笏季S的同事,總是對(duì)多線程情況下的執(zhí)行上下文很困擾,比如例5中,主程序啟動(dòng)了子線程執(zhí)行Calculate方法,執(zhí)行完畢后回調(diào)TaskFinished,假如主線程id是1,子線程id是2,那么Calculate肯定是在id=2的線程中執(zhí)行,那么他的回調(diào)函數(shù)TaskFinished呢? 同樣也是在id=2的線程上下文中執(zhí)行,不信你輸出線程id試試,這通常不是什么問(wèn)題,但是當(dāng)我們需要在Winform編程中使用子線程時(shí),就有可能會(huì)引起問(wèn)題了,我們將在下面講這個(gè)問(wèn)題。

窗體程序多線程編程的特殊性

????? 當(dāng)我們把例5的回調(diào)代碼稍加修改,搬到winform里面,就可以看到問(wèn)題所在了。

public static void TaskFinished(IAsyncResult result) { result=calcMethod.EndInvoke(result); this.TextBox1.Text=result; }

???? 程序的原意是在線程執(zhí)行完畢后講結(jié)果寫(xiě)入一個(gè)TextBox,然而當(dāng)程序執(zhí)行到this.TextBox1.Text=result這里的時(shí)候就報(bào)錯(cuò)了.原來(lái)WinForm對(duì)線程有很?chē)?yán)格的要求,除了創(chuàng)建這些控件的線程,其他線程想跨線程訪問(wèn)WinForm上的控件的屬性和方法是不允許(除了幾個(gè)特殊屬性),在有的版本系統(tǒng)上,比如XP,對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了處理,跨線程控件訪問(wèn)可以被執(zhí)行,但是大多數(shù)windows系統(tǒng)都是不可以的,那么如果我們確實(shí)需要跨線程修改控件屬性,或者調(diào)用控件的方法,就必須用到控件的一個(gè)方法Invoke,這個(gè)方法可以把執(zhí)行上下文切換回創(chuàng)建這些控件的線程,具體操作如下：

delegate void changeText(string result);public static void TaskFinished(IAsyncResult result) { result=calcMethod.EndInvoke(result); this.BeginInvoke(new changeText(this.textBox1.AppendText),t.Result.ToString()) }

???? 由于委托中必須使用方法,所以我用AppendTex方法t,而不是直接設(shè)置Text屬性,你如果想設(shè)置text屬性,就必須自己包裝一個(gè)方法,然后連接到委托了。

2.多線程的實(shí)例介紹

問(wèn)題的提出

????? 所謂單個(gè)寫(xiě)入程序/多個(gè)閱讀程序的線程同步問(wèn)題，是指任意數(shù)量的線程訪問(wèn)共享資源時(shí)，寫(xiě)入程序（線程）需要修改共享資源，而閱讀程序（線程）需要讀取數(shù)據(jù)。在這個(gè)同步問(wèn)題中，很容易得到下面二個(gè)要求：

1）當(dāng)一個(gè)線程正在寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，其他線程不能寫(xiě)，也不能讀；??

2）當(dāng)一個(gè)線程正在讀入數(shù)據(jù)時(shí)，其他線程不能寫(xiě)，但能夠讀。

?????在數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序環(huán)境中經(jīng)常遇到這樣的問(wèn)題。比如說(shuō)，有n個(gè)最終用戶，他們都要同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。其中有m個(gè)用戶要將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，n-m個(gè)用戶要讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄。

?????很顯然，在這個(gè)環(huán)境中，我們不能讓兩個(gè)或兩個(gè)以上的用戶同時(shí)更新同一條記錄，如果兩個(gè)或兩個(gè)以上的用戶都試圖同時(shí)修改同一記錄，那么該記錄中的信息就會(huì)被破壞。

???? 我們也不讓一個(gè)用戶更新數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的同時(shí)，讓另一用戶讀取記錄的內(nèi)容。因?yàn)樽x取的記錄很有可能同時(shí)包含了更新和沒(méi)有更新的信息，也就是說(shuō)這條記錄是無(wú)效的記錄。

實(shí)現(xiàn)分析

???? 規(guī)定任一線程要對(duì)資源進(jìn)行寫(xiě)或讀操作前必須申請(qǐng)鎖。根據(jù)操作的不同，分為閱讀鎖和寫(xiě)入鎖，操作完成之后應(yīng)釋放相應(yīng)的鎖。將單個(gè)寫(xiě)入程序/多個(gè)閱讀程序的要求改變一下，可以得到如下的形式：

一個(gè)線程申請(qǐng)閱讀鎖的成功條件是：當(dāng)前沒(méi)有活動(dòng)的寫(xiě)入線程。

一個(gè)線程申請(qǐng)寫(xiě)入鎖的成功條件是：當(dāng)前沒(méi)有任何活動(dòng)（對(duì)鎖而言）的線程。

????? 因此，為了標(biāo)志是否有活動(dòng)的線程，以及是寫(xiě)入還是閱讀線程，引入一個(gè)變量m_nActive，如果m_nActive > 0，則表示當(dāng)前活動(dòng)閱讀線程的數(shù)目，如果m_nActive=0，則表示沒(méi)有任何活動(dòng)線程，m_nActive <0，表示當(dāng)前有寫(xiě)入線程在活動(dòng)，注意m_nActive<0，時(shí)只能取-1的值，因?yàn)橹辉试S有一個(gè)寫(xiě)入線程活動(dòng)。

???? 為了判斷當(dāng)前活動(dòng)線程擁有的鎖的類(lèi)型，我們采用了線程局部存儲(chǔ)技術(shù)（請(qǐng)參閱其它參考書(shū)籍），將線程與特殊標(biāo)志位關(guān)聯(lián)起來(lái)。

?????申請(qǐng)閱讀鎖的函數(shù)原型為：public void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout )，其中的參數(shù)為線程等待調(diào)度的時(shí)間。函數(shù)定義如下：

public void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout ) { // m_mutext很快可以得到，以便進(jìn)入臨界區(qū) m_mutex.WaitOne( ); // 是否有寫(xiě)入線程存在 bool bExistingWriter = ( m_nActive < 0 ); if( bExistingWriter ) { //等待閱讀線程數(shù)目加1,當(dāng)有鎖釋放時(shí)，根據(jù)此數(shù)目來(lái)調(diào)度線程 m_nWaitingReaders++; } else { //當(dāng)前活動(dòng)線程加1 m_nActive++; } m_mutex.ReleaseMutex(); //存儲(chǔ)鎖標(biāo)志為Reader System.LocalDataStoreSlot slot = Thread.GetNamedDataSlot(m_strThreadSlotName); object obj = Thread.GetData( slot ); LockFlags flag = LockFlags.None; if( obj != null ) flag = (LockFlags)obj ; if( flag == LockFlags.None ) { Thread.SetData( slot, LockFlags.Reader ); } else { Thread.SetData( slot, (LockFlags)((int)flag | (int)LockFlags.Reader ) ); } if( bExistingWriter ) { //等待指定的時(shí)間 this.m_aeReaders.WaitOne( millisecondsTimeout, true ); } }

???? 它首先進(jìn)入臨界區(qū)（用以在多線程環(huán)境下保證活動(dòng)線程數(shù)目的操作的正確性）判斷當(dāng)前活動(dòng)線程的數(shù)目，如果有寫(xiě)線程(m_nActive<0)存在，則等待指定的時(shí)間并且等待的閱讀線程數(shù)目加1。如果當(dāng)前活動(dòng)線程是讀線程(m_nActive>=0)，則可以讓讀線程繼續(xù)運(yùn)行。

????? 申請(qǐng)寫(xiě)入鎖的函數(shù)原型為：public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout )，其中的參數(shù)為等待調(diào)度的時(shí)間。函數(shù)定義如下：

public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout ) { // m_mutext很快可以得到，以便進(jìn)入臨界區(qū) m_mutex.WaitOne( ); // 是否有活動(dòng)線程存在 bool bNoActive = m_nActive == 0; if( !bNoActive ) { m_nWaitingWriters++; } else { m_nActive--; } m_mutex.ReleaseMutex(); //存儲(chǔ)線程鎖標(biāo)志 System.LocalDataStoreSlot slot = Thread.GetNamedDataSlot( "myReaderWriterLockDataSlot" ); object obj = Thread.GetData( slot ); LockFlags flag = LockFlags.None; if( obj != null ) flag = (LockFlags)Thread.GetData( slot ); if( flag == LockFlags.None ) { Thread.SetData( slot, LockFlags.Writer ); } else { Thread.SetData( slot, (LockFlags)((int)flag | (int)LockFlags.Writer ) ); } //如果有活動(dòng)線程，等待指定的時(shí)間 if( !bNoActive ) this.m_aeWriters.WaitOne( millisecondsTimeout, true ); }

????? 它首先進(jìn)入臨界區(qū)判斷當(dāng)前活動(dòng)線程的數(shù)目，如果當(dāng)前有活動(dòng)線程存在，不管是寫(xiě)線程還是讀線程（m_nActive），線程將等待指定的時(shí)間并且等待的寫(xiě)入線程數(shù)目加1，否則線程擁有寫(xiě)的權(quán)限。

????? 釋放閱讀鎖的函數(shù)原型為：public void ReleaseReaderLock()。函數(shù)定義如下：

public void ReleaseReaderLock() { System.LocalDataStoreSlot slot = Thread.GetNamedDataSlot(m_strThreadSlotName ); LockFlags flag = (LockFlags)Thread.GetData( slot ); if( flag == LockFlags.None ) { return; } bool bReader = true; switch( flag ) { case LockFlags.None: break; case LockFlags.Writer: bReader = false; break; } if( !bReader ) return; Thread.SetData( slot, LockFlags.None ); m_mutex.WaitOne(); AutoResetEvent autoresetevent = null; this.m_nActive --; if( this.m_nActive == 0 ) { if( this.m_nWaitingReaders > 0 ) { m_nActive ++ ; m_nWaitingReaders --; autoresetevent = this.m_aeReaders; } else if( this.m_nWaitingWriters > 0) { m_nWaitingWriters--; m_nActive --; autoresetevent = this.m_aeWriters ; } } m_mutex.ReleaseMutex(); if( autoresetevent != null ) autoresetevent.Set(); }

???? 釋放閱讀鎖時(shí)，首先判斷當(dāng)前線程是否擁有閱讀鎖（通過(guò)線程局部存儲(chǔ)的標(biāo)志），然后判斷是否有等待的閱讀線程，如果有，先將當(dāng)前活動(dòng)線程加1，等待閱讀線程數(shù)目減1，然后置事件為有信號(hào)。如果沒(méi)有等待的閱讀線程，判斷是否有等待的寫(xiě)入線程，如果有則活動(dòng)線程數(shù)目減1，等待的寫(xiě)入線程數(shù)目減1。釋放寫(xiě)入鎖與釋放閱讀鎖的過(guò)程基本一致，可以參看源代碼。

????? 注意在程序中，釋放鎖時(shí)，只會(huì)喚醒一個(gè)閱讀程序，這是因?yàn)槭褂肁utoResetEvent的原歷，讀者可自行將其改成ManualResetEvent，同時(shí)喚醒多個(gè)閱讀程序，此時(shí)應(yīng)令m_nActive等于整個(gè)等待的閱讀線程數(shù)目。

測(cè)試

????? 測(cè)試程序取自.Net FrameSDK中的一個(gè)例子，只是稍做修改。測(cè)試程序如下：

using System; using System.Threading; using MyThreading; class Resource { myReaderWriterLock rwl = new myReaderWriterLock(); public void Read(Int32 threadNum) { rwl.AcquireReaderLock(Timeout.Infinite); try { Console.WriteLine("Start Resource reading (Thread={0})", threadNum); Thread.Sleep(250); Console.WriteLine("Stop Resource reading (Thread={0})", threadNum); } finally { rwl.ReleaseReaderLock(); } } public void Write(Int32 threadNum) { rwl.AcquireWriterLock(Timeout.Infinite); try { Console.WriteLine("Start Resource writing (Thread={0})", threadNum); Thread.Sleep(750); Console.WriteLine("Stop Resource writing (Thread={0})", threadNum); } finally { rwl.ReleaseWriterLock(); } } } class App { static Int32 numAsyncOps = 20; static AutoResetEvent asyncOpsAreDone = new AutoResetEvent(false); static Resource res = new Resource(); public static void Main() { for (Int32 threadNum = 0; threadNum < 20; threadNum++) { ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(UpdateResource), threadNum); } asyncOpsAreDone.WaitOne(); Console.WriteLine("All operations have completed."); Console.ReadLine(); } // The callback method's signature MUST match that of a System.Threading.TimerCallback // delegate (it takes an Object parameter and returns void) static void UpdateResource(Object state) { Int32 threadNum = (Int32) state; if ((threadNum % 2) != 0) res.Read(threadNum); else res.Write(threadNum); if (Interlocked.Decrement(ref numAsyncOps) == 0) asyncOpsAreDone.Set(); } }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的.NET多线程总结和实例介绍的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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