C# 多线程系列（一）

线程是怎样工作的

1.多线程由一个线程调度器来进行内部管理，一个功能是CLR常常委托给操做系统。

一个线程调度器确保所有激活的线程在执行期间被合适的分配，等待或者阻塞的线程（比如，一个独占锁或者等待用户输入）不占用CPU资源。

2.在单核电脑上，一个线程调度器让时间片在每一个激活的线程中切换。在windows操作系统下，线程切换的时间分片通常为10微秒，远远大于CPU的开销时间（通常小于1微秒）。

3.在一个多核的电脑上，多线程实现了一个混合的时间片和真正的并发，不同的线程同时在不同的CPU上执行代码。还是存在某些时间片，因为操作系统需要服务它自己的线程，包括其他的应用的线程。

4.当一个线程的执行被内部因素打断，比如时间片，则说这个线程是抢占式的。在大部分情形下，一个线程不能控制自己何时何地被抢占。

进程与线程

线程并行运行在一个单独的进程中。进程之间是完全隔离的；线程在一定程度上隔离。运行在同一个应用程序下的线程共享堆内存。

进程间的切换：

先加载程序A的上下文，然后开始执行A，保存程序A的上下文，调入下一个要执行的程序B的程序上下文，然后开始执行B,保存程序B的上下文。。。

线程间的切换：

先加载程序A的上下文，然后执行A的A1线程，再执行A的A2线程。。。保存程序A的上下文；

1.线程结束无法重启

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Thread thread = new Thread(threadOne);
            thread.Start();
            Thread.Sleep(5000);
            //thread.Start();打开报错
        }

        static void threadOne()
        {
            for(int i=0; i<100; i++)
            {
                lib.put("t"+i);
                Thread.Sleep(10);
            }
        }
    }

一旦开始，一个线程的IsAlive属性返回true,直到这个线程结束。当传递给线程的构造函数的委托完成执行时，这个线程结束。一旦结束，这个线程不能重启。

2.内存隔离

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Thread thread = new Thread(threadOne);
            thread.Start();
            threadOne();//主线程调用
            Thread.Sleep(5000);
            //thread.Start();打开报错
        }

        static void threadOne()
        {
            for(int i=0; i<10; i++)
            {
                lib.put("t");
                Thread.Sleep(10);
            }
        }
    }

　　CLR给每个线程分配自己内存栈，因此局部变量可以保持分离。所以两次调用threadOne都正常打印了10个"t"。

3. 数据共享

    class Program
    {
        static bool bDone = false;
        static void Main(string[] args)
        {
            Thread thread = new Thread(threadOne);
            thread.Start();
            threadOne();
            Console.ReadKey();
        }

        static void threadOne()
        {
            if(!bDone)
            {
                bDone = true;
                lib.put("threadOne");
            }
        }
    }

如果多个线程对同一个对象实例有相同的引用，这些线程就共享这个对象实例的数据。所以只会输出一个threadOne。

4.线程安全

上述例子，是有可能打印出两次threadOne的。当bDone被置成true之前，若主线程和子线程都已经通过if判定，将打印两次。

static void threadOne()
{
    if(!bDone)
    {
        Thread.Sleep();//加上sleep后，会出现主线程和子线程都通过if判定后才把bDone置成true，所以打印两次threadOne，
　　　　 bDone = true; 
　　　　 lib.put("threadOne"); 
　　} 
}

改进方式当读\写一个公共字段时，获取一个独占锁（exclusive lock）。C#提供了关键字lock。

class Program
    {
        static bool bDone = false;
        static readonly object locker = new object();
        static void Main(string[] args)
        {
            Thread thread = new Thread(threadOne);
            thread.Start();
            threadOne();
            Console.ReadKey();
        }

        static void threadOne()
        {
            lock (locker)
            {
                if (!bDone)
                {
                    Thread.Sleep();
                    bDone = true;
                    lib.put("threadOne");
                }
            }
        }
    }

当两个线程同时抢占一个锁时（在这个例子中，locker）,一个线程等待，或者阻塞，直到这个锁释放。在这个例子中，这个锁保证一次只有一个线程可以进入代码的临界区域，然后“threadOne”只会被打印一次。代码在这种不确定的多线程背景下中被保护被叫做线程安全。

lock关键字将语句块标记为临界区，方法是获取给定对象的互斥锁，执行语句，然后释放该锁。在块的开始处调用 Enter，而在块的结尾处调用 Exit。这样可确保当一个线程位于代码的关键部分时，另一个线程不会进入该关键部分。 如果其他线程尝试进入锁定的代码，则它将一直等待（即被阻止），直到该对象被释放。一个线程，当阻塞的时候，不占用CPU资源。

5.Join和Sleep

Join是一种同步方法，阻止调用线程 （即，调用的方法的线程），直到线程其Join方法调用已完成。 使用此方法以确保线程已终止。 如果线程不会终止，调用方将无限期阻止。

Join有多个重载方法，可以在Join方法中添加一个参数，milliseconds或者timeSpan。如果这个线程结束了则Join方法返回true，如果这个线程超时则返回false，但不结束该线程。

static void Main(string[] args)
{
    Thread thread = new Thread(threadOne);
    thread.Start();
    thread.Join();//等到thread线程结束后继续本线程
    lib.print("end");
    Console.ReadKey();
}

static void threadOne()
{
    lib.print("threadOne");
    Thread.Sleep();
}

Sleep暂停当前线程一段指定的时间。

Thread.Sleep(TimeSpan.FromHours(1));//sleep一个小时

Thread.Sleep(500);//500 线程被阻塞的毫秒数。 指定零0以指示应挂起此线程以使其他等待线程能够执行。

当使用Sleep或Join暂停线程时，这个线程是阻塞的，不消耗CPU资源。

C# 多线程系列（二）