C#線程的創(chuàng)建和生命周期實(shí)例分析

本篇內(nèi)容介紹了“C#線程的創(chuàng)建和生命周期實(shí)例分析”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

1，獲取當(dāng)前線程信息

Thread.CurrentThread 是一個(gè) 靜態(tài)的 Thread 類，Thread 的CurrentThread 屬性，可以獲取到當(dāng)前運(yùn)行線程的一些信息，其定義如下：

public static System.Threading.Thread CurrentThread { get; }

Thread 類有很多屬性和方法，這里就不列舉了，后面的學(xué)習(xí)會(huì)慢慢熟悉更多 API 和深入了解使用。

這里有一個(gè)簡單的示例：

        static void Main(string[] args)
        {
            Thread thread = new Thread(OneTest);
            thread.Name = "Test";
            thread.Start();
            Console.ReadKey();
        }

        public static void OneTest()
        {
            Thread thisTHread = Thread.CurrentThread;
            Console.WriteLine("線程標(biāo)識(shí)：" + thisTHread.Name);
            Console.WriteLine("當(dāng)前地域：" + thisTHread.CurrentCulture.Name);  // 當(dāng)前地域
            Console.WriteLine("線程執(zhí)行狀態(tài)：" + thisTHread.IsAlive);
            Console.WriteLine("是否為后臺(tái)線程：" + thisTHread.IsBackground);
            Console.WriteLine("是否為線程池線程"+thisTHread.IsThreadPoolThread);
        }

輸出

線程標(biāo)識(shí)：Test
當(dāng)前地域：zh-CN
線程執(zhí)行狀態(tài)：True
是否為后臺(tái)線程：False
是否為線程池線程False

2，管理線程狀態(tài)

一般認(rèn)為，線程有五種狀態(tài)：

新建(new 對象) 、就緒(等待CPU調(diào)度)、運(yùn)行(CPU正在運(yùn)行)、阻塞(等待阻塞、同步阻塞等)、死亡(對象釋放)。

理論的東西不說太多，直接擼代碼。

2.1 啟動(dòng)與參數(shù)傳遞

新建線程簡直滾瓜爛熟，無非 new 一下，然后 Start()。

Thread thread = new Thread();

Thread 的構(gòu)造函數(shù)有四個(gè)：

public Thread(ParameterizedThreadStart start);

public Thread(ThreadStart start);

public Thread(ParameterizedThreadStart start, int maxStackSize);

public Thread(ThreadStart start, int maxStackSize);

我們以啟動(dòng)新的線程時(shí)傳遞參數(shù)來舉例，使用這四個(gè)構(gòu)造函數(shù)呢？

2.1.1 ParameterizedThreadStart

ParameterizedThreadStart 是一個(gè)委托，構(gòu)造函數(shù)傳遞的參數(shù)為需要執(zhí)行的方法，然后在 Start 方法中傳遞參數(shù)。

需要注意的是，傳遞的參數(shù)類型為 object，而且只能傳遞一個(gè)。

代碼示例如下：

        static void Main(string[] args)
        {
            string myParam = "abcdef";
            ParameterizedThreadStart parameterized = new ParameterizedThreadStart(OneTest);
            Thread thread = new Thread(parameterized);
            thread.Start(myParam);
            Console.ReadKey();
        }

        public static void OneTest(object obj)
        {
            string str = obj as string;
            if (string.IsNullOrEmpty(str))
                return;

            Console.WriteLine("新的線程已經(jīng)啟動(dòng)");
            Console.WriteLine(str);
        }

2.1.2 使用靜態(tài)變量或類成員變量

此種方法不需要作為參數(shù)傳遞，各個(gè)線程共享堆棧。

優(yōu)點(diǎn)是不需要裝箱拆箱，多線程可以共享空間；缺點(diǎn)是變量是大家都可以訪問，此種方式在多線程競價(jià)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致多種問題(可以加鎖解決)。

下面使用兩個(gè)變量實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞：

    class Program
    {
        private string A = "成員變量";
        public static string B = "靜態(tài)變量";

        static void Main(string[] args)
        {
            // 創(chuàng)建一個(gè)類
            Program p = new Program();

            Thread thread1 = new Thread(p.OneTest1);
            thread1.Name = "Test1";
            thread1.Start();

            Thread thread2 = new Thread(OneTest2);
            thread2.Name = "Test2";
            thread2.Start();

            Console.ReadKey();
        }

        public void OneTest1()
        {
            Console.WriteLine("新的線程已經(jīng)啟動(dòng)");
            Console.WriteLine(A);       // 本身對象的其它成員
        }
        public static void OneTest2()
        {
            Console.WriteLine("新的線程已經(jīng)啟動(dòng)");
            Console.WriteLine(B);       // 全局靜態(tài)變量
        }
    }

2.1.3 委托與Lambda

原理是 Thread 的構(gòu)造函數(shù) public Thread(ThreadStart start);，ThreadStart 是一個(gè)委托，其定義如下

public delegate void ThreadStart();

使用委托的話，可以這樣寫

        static void Main(string[] args)
        {
            System.Threading.ThreadStart start = DelegateThread;

            Thread thread = new Thread(start);
            thread.Name = "Test";
            thread.Start();


            Console.ReadKey();
        }

        public static void DelegateThread()
        {
            OneTest("a", "b", 666, new Program());
        }
        public static void OneTest(string a, string b, int c, Program p)
        {
            Console.WriteLine("新的線程已經(jīng)啟動(dòng)");
        }

有那么一點(diǎn)點(diǎn)麻煩，不過我們可以使用 Lambda 快速實(shí)現(xiàn)。

使用 Lambda 示例如下：

        static void Main(string[] args)
        {
            Thread thread = new Thread(() =>
            {
                OneTest("a", "b", 666, new Program());
            });
            thread.Name = "Test";
            thread.Start();
            
            Console.ReadKey();
        }

        public static void OneTest(string a, string b, int c, Program p)
        {
            Console.WriteLine("新的線程已經(jīng)啟動(dòng)");
        }

提示：如果需要處理的算法比較簡單的話，可以直接寫進(jìn)委托中，不需要另外寫方法啦。

可以看到，C# 是多么的方便。

2.2 暫停與阻塞

Thread.Sleep() 方法可以將當(dāng)前線程掛起一段時(shí)間，Thread.Join() 方法可以阻塞當(dāng)前線程一直等待另一個(gè)線程運(yùn)行至結(jié)束。

在等待線程 Sleep() 或 Join() 的過程中，線程是阻塞的(Blocket)。

    阻塞的定義：當(dāng)線程由于特點(diǎn)原因暫停執(zhí)行，那么它就是阻塞的。 
    如果線程處于阻塞狀態(tài)，線程就會(huì)交出他的 CPU 時(shí)間片，并且不會(huì)消耗 CPU 時(shí)間，直至阻塞結(jié)束。 
    阻塞會(huì)發(fā)生上下文切換。

代碼示例如下：

        static void Main(string[] args)
        {
            Thread thread = new Thread(OneTest);
            thread.Name = "小弟弟";

            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}:大家在吃飯，吃完飯后要帶小弟弟逛街");
            Console.WriteLine("吃完飯了");
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}:小弟弟開始玩游戲");
            thread.Start();

            // 化妝 5 s
            Console.WriteLine("不管他，大姐姐化妝先"); Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(5));

            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}:化完妝，等小弟弟打完游戲");
            thread.Join();

            Console.WriteLine("打完游戲了嘛？" + (!thread.IsAlive ? "true" : "false"));
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}:走，逛街去");
            Console.ReadKey();
        }

        public static void OneTest()
        {
            Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "開始打游戲");
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                Console.WriteLine($"{DateTime.Now}:第幾局：" + i);
                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));      // 休眠 2 秒
            }
            Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "打完了");
        }

Join() 也可以實(shí)現(xiàn)簡單的線程同步，即一個(gè)線程等待另一個(gè)線程完成。

2.3 線程狀態(tài)

ThreadState 是一個(gè)枚舉，記錄了線程的狀態(tài)，我們可以從中判斷線程的生命周期和健康情況。

其枚舉如下：

但是里面有很多枚舉類型是沒有用處的，我們可以使用一個(gè)這樣的方法來獲取更加有用的信息：

        public static ThreadState GetThreadState(ThreadState ts)
        {
            return ts & (ThreadState.Unstarted |
                ThreadState.WaitSleepJoin |
                ThreadState.Stopped);
        }

根據(jù) 2.2 中的示例，我們修改一下 Main 中的方法：

        static void Main(string[] args)
        {
            Thread thread = new Thread(OneTest);
            thread.Name = "小弟弟";

            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}:大家在吃飯，吃完飯后要帶小弟弟逛街");
            Console.WriteLine("吃完飯了");
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}:小弟弟開始玩游戲");
            Console.WriteLine("弟弟在干嘛？(線程狀態(tài))：" + Enum.GetName(typeof(ThreadState), GetThreadState(thread.ThreadState)));
            thread.Start();
            Console.WriteLine("弟弟在干嘛？(線程狀態(tài))：" + Enum.GetName(typeof(ThreadState), GetThreadState(thread.ThreadState)));
            // 化妝 5 s
            Console.WriteLine("不管他，大姐姐化妝先"); Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(5));
            Console.WriteLine("弟弟在干嘛？(線程狀態(tài))：" + Enum.GetName(typeof(ThreadState), GetThreadState(thread.ThreadState)));
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}:化完妝，等小弟弟打完游戲");
            thread.Join();
            Console.WriteLine("弟弟在干嘛？(線程狀態(tài))：" + Enum.GetName(typeof(ThreadState), GetThreadState(thread.ThreadState)));
            Console.WriteLine("打完游戲了嘛？" + (!thread.IsAlive ? "true" : "false"));
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}:走，逛街去");
            Console.ReadKey();
        }

代碼看著比較亂，請復(fù)制到項(xiàng)目中運(yùn)行一下。

輸出示例：

2020/4/11 11:01:48:大家在吃飯，吃完飯后要帶小弟弟逛街
吃完飯了
2020/4/11 11:01:48:小弟弟開始玩游戲
弟弟在干嘛？(線程狀態(tài))：Unstarted
弟弟在干嘛？(線程狀態(tài))：Running
不管他，大姐姐化妝先
小弟弟開始打游戲
2020/4/11 11:01:48:第幾局：0
2020/4/11 11:01:50:第幾局：1
2020/4/11 11:01:52:第幾局：2
弟弟在干嘛？(線程狀態(tài))：WaitSleepJoin
2020/4/11 11:01:53:化完妝，等小弟弟打完游戲
2020/4/11 11:01:54:第幾局：3
2020/4/11 11:01:56:第幾局：4
2020/4/11 11:01:58:第幾局：5
2020/4/11 11:02:00:第幾局：6
2020/4/11 11:02:02:第幾局：7
2020/4/11 11:02:04:第幾局：8
2020/4/11 11:02:06:第幾局：9
小弟弟打完了
弟弟在干嘛？(線程狀態(tài))：Stopped
打完游戲了嘛？true
2020/4/11 11:02:08:走，逛街去

可以看到 Unstarted、WaitSleepJoin、Running、Stopped四種狀態(tài)，即未開始（就緒）、阻塞、運(yùn)行中、死亡。

2.4 終止

.Abort() 方法不能在 .NET Core 上使用，不然會(huì)出現(xiàn) System.PlatformNotSupportedException:“Thread abort is not supported on this platform.” 。

后面關(guān)于異步的文章會(huì)講解如何實(shí)現(xiàn)終止。

由于 .NET Core 不支持，就不理會(huì)這兩個(gè)方法了。這里只列出 API，不做示例。

Abort() 方法給線程注入 ThreadAbortException 異常，導(dǎo)致程序被終止。但是不一定可以終止線程。

2.5 線程的不確定性

線程的不確定性是指幾個(gè)并行運(yùn)行的線程，不確定在下一刻 CPU 時(shí)間片會(huì)分配給誰(當(dāng)然，分配有優(yōu)先級(jí))。

對我們來說，多線程是同時(shí)運(yùn)行的，但一般 CPU 沒有那么多核，不可能在同一時(shí)刻執(zhí)行所有的線程。CPU 會(huì)決定某個(gè)時(shí)刻將時(shí)間片分配給多個(gè)線程中的一個(gè)線程，這就出現(xiàn)了 CPU 的時(shí)間片分配調(diào)度。

執(zhí)行下面的代碼示例，你可以看到，兩個(gè)線程打印的順序是不確定的，而且每次運(yùn)行結(jié)果都不同。

CPU 有一套公式確定下一次時(shí)間片分配給誰，但是比較復(fù)雜，需要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成原理和操作系統(tǒng)。

留著下次寫文章再講。

        static void Main(string[] args)
        {
            Thread thread1 = new Thread(Test1);
            Thread thread2 = new Thread(Test2);

            thread1.Start();
            thread2.Start();

            Console.ReadKey();
        }

        public static void Test1()
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                Console.WriteLine("Test1:" + i);
            }
        }
        public static void Test2()
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                Console.WriteLine("Test2:" + i);
            }
        }

2.6 線程優(yōu)先級(jí)、前臺(tái)線程和后臺(tái)線程

Thread.Priority 屬性用于設(shè)置線程的優(yōu)先級(jí)，Priority 是一個(gè) ThreadPriority 枚舉，其枚舉類型如下

優(yōu)先級(jí)排序：Highest > AboveNormal > Normal > BelowNormal > Lowest。

Thread.IsBackgroundThread 可以設(shè)置線程是否為后臺(tái)線程。

前臺(tái)線程的優(yōu)先級(jí)大于后臺(tái)線程，并且程序需要等待所有前臺(tái)線程執(zhí)行完畢后才能關(guān)閉；而當(dāng)程序關(guān)閉是，無論后臺(tái)線程是否在執(zhí)行，都會(huì)強(qiáng)制退出。

2.7 自旋和休眠

當(dāng)線程處于進(jìn)入休眠狀態(tài)或解除休眠狀態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)生上下文切換，這就帶來了昂貴的消耗。

而線程不斷運(yùn)行，就會(huì)消耗 CPU 時(shí)間，占用 CPU 資源。

對于過短的等待，應(yīng)該使用自旋(spin)方法，避免發(fā)生上下文切換；過長的等待應(yīng)該使線程休眠，避免占用大量 CPU 時(shí)間。

我們可以使用最為熟知的 Sleep() 方法休眠線程。有很多同步線程的類型，也使用了休眠手段等待線程（已經(jīng)寫好草稿啦）。

自旋的意思是，沒事找事做。

例如：

        public static void Test(int n)
        {
            int num = 0;
            for (int i=0;i<n;i++)
            {
                num += 1;
            }
        }

通過做一些簡單的運(yùn)算，來消耗時(shí)間，從而達(dá)到等待的目的。

C# 中有關(guān)于自旋的自旋鎖和 Thread.SpinWait(); 方法，在后面的線程同步分類中會(huì)說到自旋鎖。

Thread.SpinWait() 在極少數(shù)情況下，避免線程使用上下文切換很有用。其定義如下

public static void SpinWait(int iterations);

SpinWait 實(shí)質(zhì)上是（處理器）使用了非常緊密的循環(huán)，并使用 iterations 參數(shù)指定的循環(huán)計(jì)數(shù)。 SpinWait 等待時(shí)間取決于處理器的速度。

SpinWait 無法使你準(zhǔn)確控制等待時(shí)間，主要是使用一些鎖時(shí)用到，例如 Monitor.Enter。

“C#線程的創(chuàng)建和生命周期實(shí)例分析”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識(shí)可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！