C#夯实基础之多线程三:线程的优先级

一.为什么需要优先级--线程调度的问题

在现实生活中，优先级是一个很常见的现象:在火车站，如果你是孕妇，你是可以走进站中的专门绿色通道的，可以提前上火车以免拥挤；火警119匪警110出警的时候，都是人命关天的大事，是可以优先使用道路的，行人和车辆一律避让；在银行，如果你是白金VIP，也会有专门的绿色通道供你使用.从社会公平层面的优先级，到商业活动中的优先级，大家每天都生活在这样的环境之中，而且是按照这套游戏规则行事。

Windows是一个用户操作系统，在设计上遵循着稳定性为准则，也就是说他要与人类的思维方式保持一致，才能用得舒服，线程的优先级可以说就是这一原则下的产物.如果都让车辆在路上一直依次行驶，那么120到现场的时候，人都可能已经挂了；如果病毒一直抢占CPU，那杀毒软件也就没有什么卵用了。

这里需要注意现实生活中优先级与Windows中优先级的不同之处，现实生活中，我们可以通过新增资源（如增加窗口）优先处理高级别的业务，也可以通过对共同资源的调度（如110出警）来处理优化优先级高的业务。Windows则是在借鉴这些思路的时候进行了自己的一些改造，如调度队列、动态优先级调整等。

二.了解Windows的线程调度

Windows进化到现在，已经是一个时分和抢占式操作系统，它不同于实时操作系统，它通过动态地调整线程等待队列，从而确定线程使用cpu时间片的顺序。优先级高的线程有更大的概率排在队列的前面，同时获得更多数量的时间片,而不是更长时间的时间片。

线程如果被sleep掉、等待io时，会释放他所拥有的cpu，如果线程不是主动释放CPU，线程调度器会抢占该线程。如果优先级相同的多个线程等待使用CPU，则会使用一个循环调度规则来实现队列的先后顺序。

前面我们说过优先级是动态调整的，优先级低的不可能一直都是在等待，随着时间的运转，低优先级线程的优先级会提升，这样线程才有可能在等待结束时获得CPU。

再次强调，线程优先级只是提高了线程被调用的概率，并不是定义CPU调用线程的顺序，具体的工作就交给操作系统内部了。

三.C#中的线程优先级

C#中为我们提供了5个线程优先级别，如下所示：

线程默认的优先级为Normal，可以在线程的运行过程中修改线程的优先级，如下所示：

 static void Main(string[] args)
 {
     Thread th = new Thread(delegate() { Console.WriteLine("start a new thread")； })；
     Console.WriteLine(th.Priority)；
     th.Start()；
     th.Priority = ThreadPriority.Lowest；
     Console.WriteLine(th.Priority)；
     Console.Read()；
 }

结果如下：

四.优先级反转

这里要用到锁的知识，对这块有疑问的可以先去大致了解下锁。

假设一种情况，线程A是高优先级线程，线程B是低优先级线程，线程B等啊等，终于等到自己，然后它锁住了一个资源R，然后线程A接手，但是它要用到R，R被锁，然后A只有等待B释放锁，然而B优先级低，它只有经过漫长的等待才能提高自己的优先级得到执行，而此时A仍然在等待B释放锁，从表而看线程A是有非常多的执行机会，但线程A并未执行任何代码，反而B一直在执行，那么线程A何时能够得到资源呢？不知道，原来的优先级设定也就失去了意义。这就是所谓的优先级反转。

那么，如何避免这一问题呢？这里给出一些建议。

1.锁的尺寸应该尽量小，就是使用小锁而非大锁，比如锁定字符串就是一个非常大的锁

2.锁的代码应该尽量短，这样锁定的时间就会尽量少

3.可以使用原子锁

使用优先级继承：也就是，高优先级进程T_H在等待低优先级的线程T_L占用的竞争资源时，为了使T_H能够尽快获得调度运行，由操作系统把T_L的优先级提高到T_H的优先级，从而让T_L以T_H的优先级参与调度，尽快让T_L执行并释放掉T_H欲获得的竞争资源，然后TL的优先级调整到继承前的水平，此时T_H可获得竞争资源而继承执行。优先级继承还可以存在传递性，也就是说T_L还需要更低的低优先级线程T_M的同步资源时，也会把T_M的线程优先级拉高到T_L，这要看各个操作系统的具体实现。

五.结尾

在做应用程序时，我们建议，尽量不去干预线程的优先级，把调度的顺序交给操作系统处理就好。

六.参考

《C#高级编程（第7版）》

博客  http://blog.csdn.net/feixiaoxing/article/details/7061582

博客  http://blog.csdn.net/thl789/article/details/617629