基于C#線程實(shí)驗(yàn)探究

劉毓，聶思兵，楊濟(jì)寧

(1.內(nèi)江師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院(人工智能學(xué)院)，四川 內(nèi)江 641100;2.珠海博聞教育科技發(fā)展有限公司，廣東 珠海 519000；3.內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 內(nèi)江 641111)

1 概述

程序執(zhí)行流的最小執(zhí)行單位，是行程中的實(shí)際運(yùn)作單位，是進(jìn)程中的實(shí)際運(yùn)作單位[1]；是進(jìn)程中按順序執(zhí)行的控制流，每條線程承擔(dān)各自的任務(wù)，一個進(jìn)程中可以并發(fā)多個線程[2]。線程間通信主要通過共享內(nèi)存，上下文切換很快，資源開銷較少，但相比進(jìn)程不夠穩(wěn)定容易丟失數(shù)據(jù)。

為提高程序的可靠性，簡化編程代碼，實(shí)現(xiàn)程序并發(fā)執(zhí)行線程，線程采用代碼與代碼之間的隔離技術(shù)。由此可見，合理安排線程實(shí)驗(yàn)，對于C# 的實(shí)驗(yàn)有重要意義。

討論C#線程實(shí)驗(yàn)，目的就是通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握線程的創(chuàng)建與控制，包括創(chuàng)建線程、暫停和恢復(fù)線程、終止線程、設(shè)置線程執(zhí)行的優(yōu)先級，線程的同步方法。

2 C# 實(shí)現(xiàn)線程的常用方式

2.1 Thread類實(shí)現(xiàn)

在C#語言中線程(Thread)是包含在進(jìn)程中的，它位于 System.Threading 命名空間中，線程的創(chuàng)建以及執(zhí)行使用hread 類。

Thread類的實(shí)現(xiàn)方式，關(guān)鍵代碼如下：

public void TestThread()

{

Thread thread = new Thread( TestAction);

//設(shè)置屬性

thread.IsBackground = true;

thread.Name = "Test";

//啟動線程 thread.Start();

}

private void TestAction()

{

//處理相關(guān)業(yè)務(wù)

}

主要操作步驟為：設(shè)置相關(guān)屬性new Thread(TestAction);啟動 thread.Start();處理的相關(guān)業(yè)務(wù)；執(zhí)行相關(guān)業(yè)務(wù)操作等。

2.2 ThreadPool 線程池實(shí)現(xiàn)

需要創(chuàng)建的線程很多，且都是比較小的線程的情況下，可以使用線程池(ThreadPool類)。ThreadPool是一個靜態(tài)方法，提供了對一個線程集合的操作，它會在線程數(shù)不足時增加線程，空閑線程數(shù)過多時釋放資源。ThreadPool 線程池實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，有如下幾步：

設(shè)置相關(guān)屬性；通過線程池自動分配線程執(zhí)行對應(yīng)的業(yè)務(wù)功能；實(shí)現(xiàn)線程處理的相關(guān)業(yè)務(wù)；執(zhí)行相關(guān)業(yè)務(wù)操作等。

2.3 Delegate 實(shí)現(xiàn)的多線程

delegate由于需要不斷的實(shí)例化，委托類將會消耗cup 和內(nèi)存，其關(guān)鍵代碼如下：

private void TestAction()

{

//處理相關(guān)業(yè)務(wù)

}

///

private void CallBack(IAsyncResultar)

{

}

除此之外，還有Task 實(shí)現(xiàn)多線程，Parallel實(shí)現(xiàn)多線程等方式，這里不一一贅述。

3 C#線程實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)

在C#線程編程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，單線程最顯著的缺點(diǎn)是，當(dāng)一個事件發(fā)生，程序進(jìn)行一個耗時的運(yùn)算動作時，UI線程會出現(xiàn)假死現(xiàn)象，此時會無視對用戶的響應(yīng)。多個執(zhí)行流是多線程的特點(diǎn)，因此為了充分提高CPU的利用率。一個程序中可以同時運(yùn)行和創(chuàng)建多個并行執(zhí)行的線程來完成各自的任務(wù)。

在多線程程序中，線程的運(yùn)行相互獨(dú)立，互不干擾，從而提高程序的效率。但使用多線程存在諸多不利因素，線程越多占用內(nèi)存也越多，線程越多協(xié)調(diào)和管理越麻煩， CPU需要花更多的時間，也存在訪問共享資源時會彼此干擾，從而導(dǎo)致對他們的控制過程太復(fù)雜。以下兩個問題也得一起注意：

3.1 操縱一個線程出現(xiàn)的異常

利用Thread.Start()方法重新啟動線程oThread，但顯然Abort()方法帶來的后果是不可恢復(fù)的終止線程，所以最后程序會拋出ThreadStateException異常。其關(guān)鍵內(nèi)容包括：

創(chuàng)建一個線程，使之執(zhí)行Beta方法 ，該方法只是通知CPU此線程可以被執(zhí)行，但具體執(zhí)行時機(jī)則由CPU自行決定。

3.2 線程的優(yōu)先級設(shè)置

線程的優(yōu)先級設(shè)置應(yīng)滿足以下原則：

1)當(dāng)線程之間同時需要CPU時，CPU按線程的優(yōu)先級給予服務(wù)。

2)C#設(shè)計(jì)中，在創(chuàng)建線程時，可以設(shè)置5個不同的線程的優(yōu)先級，不指定優(yōu)先級，則系統(tǒng)為默認(rèn)值ThreadPriority.Normal。

根據(jù)用戶的響應(yīng)輕重緩急，設(shè)置相應(yīng)的線程的優(yōu)先級，同時CPU會將更多的時間片分給優(yōu)先級高的線程，在相同任務(wù)量的前提下，高優(yōu)先級線程將會較快地完成任務(wù)。

4 C#多線程的典型應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

多線程編程應(yīng)用廣泛，主要有幾個方面：

1)即時響應(yīng)，后臺線程完成特定操作。

2)多個線程參與，完成同類任務(wù)，提高并發(fā)性能。

3)一個任務(wù)可以有多個獨(dú)立的步驟，多個線程可以并發(fā)執(zhí)行各子任務(wù)，以用來提高任務(wù)處理效率，下面通過兩個例子予以說明。

a)進(jìn)度條

圖1 系統(tǒng)方框圖

分析：頁面動態(tài)刷新，在主頁面正常操作前提下，用后臺線程來實(shí)現(xiàn)進(jìn)度條。

首先，創(chuàng)建Winform頁面，然后拖入進(jìn)度條控件，篇幅關(guān)系，相關(guān)代碼從略。

b)網(wǎng)絡(luò)扒蟲

獲取網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)絡(luò)搜索功能實(shí)現(xiàn)，都利用了扒蟲程序思想。一般情況下，扒蟲程序耗時大，如果使用多線程編程，將節(jié)約許多時間。篇幅關(guān)系，相關(guān)代碼從略。

5 總結(jié)

前面就C#實(shí)現(xiàn)線程的常用方式，C#線程的實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，C#多線程的典型應(yīng)用實(shí)驗(yàn)做了初步的討論，關(guān)于C#線程實(shí)驗(yàn)注意的問題還很多，由于篇幅所限，這里不一一贅述。

文中的部分案例來自網(wǎng)絡(luò)，由于出處較多，在此一并向作者致謝！