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所属分类：.NET技术
CSharpe线程
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什么是进程？
一个应用程序的运行---对标于一个进程----虚拟词；
所谓的进程---记录了程序运行所消耗的各种各样的资源；
什么是线程？
就是计算机程序在运行的时候，执行指令的最小的执行流~ 程序
的运行---很多的并发操作，任何一个指令的执行都是需要通过线程来完成；
一个进程至少要包含一个线程；进程退出，线程也是自动消失；
什么是多线程？
随着技术的发展---业务的需求---需要指令的并发执行；
同时执行多种指令(线程来执行的);
和CPU的核数有关~~
C#如何操作线程
- Thread(很少用)
- ThreadPool(线程池)
- Task(主流-----重点)
Thread
Thread:来自于System.Threading的一个密封类，它是在.net Framwork1.0时代出现的,在C#中用来操作计算机资源线程的一个帮助类库;
1. Thread如何开启一个线程呢？
多线程因为是无序的，调试不太好调试，只能通过写日志，输出结果，根据结果来判断thread的特点.
private void btn_Thread_Click(object sender, EventArgs e) { Debug.WriteLine($"***************Main Thread start: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); Thread thread = new Thread(() => { Debug.WriteLine($"***************Thread start: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); Debug.WriteLine($"***************Thread end: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); }); thread.Start(); Debug.WriteLine($"***************Main Thread end: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); } 结果
2. Thread中常见的API
thread.Suspend(); // 线程暂停 thread.Resume(); // 线程恢复 thread.Abort(); // 线程终止 1.线程等待的：ThreadState有多种状态；如果线程停止了，状态会修改； while (thread.ThreadState != System.Threading.ThreadState.Stopped) //如果线程没有停止； { Thread.Sleep(500); //当前休息500ms 不消耗计算机资源的 } 2.自己支持的线程等待： thread.Join();//等待线程中的内容执行完毕；继续往后； thread.Join(500);//等待500ms,过时不候； thread.Join(TimeSpan.FromMilliseconds(500));//等待500ms,过时不候； thread.IsBackground = true;// 是后台线程:程序强制关掉，线程也就随之消失了； thread.IsBackground = false; //是前台线程：程序强制关掉，线程会等待，内部的行为执行完毕，然后才结束； thread.Start(); 3. thread的扩展封装
多线程;异步执行;
不阻塞界面;
无序性---多个动作。如果使用多线程，是无法控制顺序的。
现在有两个动作 使用了2个委托 必须是多线程执行的 要求两个委托按顺序执行。
Action action = () => { Debug.WriteLine("this is first run"); }; Action action2 = () => { Debug.WriteLine("this is second run"); }; private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { callBack(action, action2); } private void callBack(Action action,Action action1) { Thread t= new Thread(() => { action(); action1(); }); t.Start(); } 如果有一个带返回值的委托，需要你要多线程执行;
Func<int> func = () => { return DateTime.Now.Year; }; private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { Func<int> func1= CallBack<int>(func); Debug.WriteLine("t****************"); Debug.WriteLine("t****************"); Debug.WriteLine("t****************"); Debug.WriteLine("t****************"); Debug.WriteLine("t****************"); Debug.WriteLine("t****************"); int iResult=func1(); Debug.WriteLine(iResult); } private Func<T> CallBack<T>(Func<T> func) { T result = default(T); Thread t = new Thread(() => { result = func(); }); t.Start(); return new Func<T>(() => { t.Join(); return result; }); } threadpool
Thread对比Threadpool:Api很多，功能繁多；使用起来，不好控制；让开发者试用起来并不友好；
Thread对线程的数量管控，全部都需要让程序员自己来管控；
一、 .NET Framework2.0时代：出现了一个线程池ThreadPool
是一种池化思想，相当于是在池子中，有线程存在；如果需要使用线程；就可以直接到线程池中去获取直接使用，如果使用完毕，在自动的回放到线程池中去；
好处：
1.不需要程序员对线程的数量管控,提高性能，放置滥用
2.去掉了很多在Thread中没有必要的Api
二、线程池如何申请一个线程呢？
ThreadPool.QueueUserWorkItem((state) => { Debug.WriteLine($"***************ThreadPool start: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); Thread.Sleep(5000); Debug.WriteLine($"***************ThreadPool end: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); }); 三、线程等待
- 观望式的：
- 定义一个监听ManualResetEvent
- 通过ManualResetEvent.WaitOne等待
- 等到ManualResetEvent.Set方法执行，方法执行完毕后，主线程就继续往后；
ManualResetEvent manualResetEvent = new ManualResetEvent(false); ThreadPool.QueueUserWorkItem((state) => { Debug.WriteLine($"***************ThreadPool start: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); Thread.Sleep(5000); Debug.WriteLine($"***************ThreadPool end: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); manualResetEvent.Set(); }); manualResetEvent.WaitOne(); Debug.WriteLine($"***************Main Thread end: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); } 四、线程池如何控制线程数量
如果通过SetMinThreads/SetMaxThreads来设置线程的数量；这个数量访问是在当前进程是全局的；
{ int workerThreads = 4; int completionPortThreads = 4; ThreadPool.SetMinThreads(workerThreads, completionPortThreads); } { int workerThreads = 8; int completionPortThreads = 8; ThreadPool.SetMaxThreads(workerThreads, completionPortThreads); } { ThreadPool.GetMinThreads(out int workerThreads, out int completionPortThreads); Debug.WriteLine($"当前进程最小的工作线程数量：{workerThreads}"); Debug.WriteLine($"当前进程最小的IO线程数量：{completionPortThreads}"); } { ThreadPool.GetMaxThreads(out int workerThreads, out int completionPortThreads); Debug.WriteLine($"当前进程最大的工作线程数量：{workerThreads}"); Debug.WriteLine($"当前进程最大的IO线程数量：{completionPortThreads}"); } Task
一、Task开启线程有哪些方式
Action action = () => { Console.WriteLine($"***************Task start: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); Console.WriteLine("启动了一个新的线程"); Console.WriteLine($"***************Task end: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); }; Task task = new Task(action); task.Start(); Task.Run (() => { Console.WriteLine($"***************Task.Run start: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); Console.WriteLine("启动了一个新的线程"); Console.WriteLine($"***************Task.Run end: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); }); TaskFactory taskFactory = new TaskFactory(); taskFactory.StartNew(() => { Console.WriteLine($"***************TaskFactory start: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); Console.WriteLine("启动了一个新的线程"); Console.WriteLine($"***************TaskFactory end: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); }); Task.Factory.StartNew(() => { Console.WriteLine($"***************Task.Factory start: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); Console.WriteLine("启动了一个新的线程"); Console.WriteLine($"***************Task.Factory end: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.fff")} **************** "); }); 启动的多线程的特点:
- 不阻塞主线程----不会卡顿界面
- 线程的启动---由操作系统来调度启动； 延迟启动（延迟很短）
- 并发执行~~
线程执行完毕就销毁了吗？
ThreadPool 线程池----Task 线程都是来自于线程池的；
多进程技术的使用场景的分析
问题：尽可能的多启动线程？？ 万万不可的，一定要适当的使用；
一堆业务逻辑： 项目要开发 10个板块
单线程执行： 一个人去承担这个项目开发----一步一步的做；一个版快一个板块的去开发； 开发周期时间长
多线程执行： 一个团队开发： 效率更高~~ 多个人可以分工开发；
类比： 一个人（开支小）和一个团队（10个人 10份工资）；
线程等待
有Delay 和 Sleep两种方式来进行线程的等待.
{ Stopwatch stopwatch = new Stopwatch(); stopwatch.Start(); Task.Delay(3000); stopwatch.Stop(); Console.WriteLine($"time:{stopwatch.ElapsedMilliseconds}"); } { Stopwatch stopwatch = new Stopwatch(); stopwatch.Start(); Thread.Sleep(3000); stopwatch.Stop(); Console.WriteLine($"time:{stopwatch.ElapsedMilliseconds}"); } 结果为:
Task.Delay().ContinueWith() 不阻塞主线程,等待多长时间之后，可以执行一段业务逻辑----回调函数
Thread.Sleep() 阻塞主线程，主线程等待指定时间后再运行。
线程等待的多种方案
Task<int> task = Task.Run(() => { Thread.Sleep(3000); Console.WriteLine("Open new thread!"); return 10; }); int num = task.Result; //等待task执行完毕，获取返回值，会阻塞当前线程 //下面是没有返回值方法调用的时候，使用的方法 //Task.WaitAll(task); //等待task执行完毕，会阻塞当前线程 //int i = Task.WaitAny(task); //等待task执行完毕，会阻塞当前线程 什么场景下可以使用多线程呢？（可以并发的时候） 不适合使用多线程？？
故事： 高级班的项目实战---逐个讲解知识点，然后项目实战，分工合作，分小组开发；
- 逐个讲解知识点 -----可以多线程来模拟？---只有Richard老师一个人讲解----不可用；不能并发，不能多线程来模拟
- 项目实战，分工合作，分小组开发； -----可以多线程来模拟？---有多个人同时开发，可以分工并发开发，可以多线程开发~~
模拟的代码
/// <summary> /// 模拟讲课的方法 /// </summary> /// <param name="lesson">课程名</param> private void Tech(string lesson) { Console.WriteLine($"{lesson} ||开始了....."); long iResult = 0; for (int i = 0;i<1_000_000_000;i++) { iResult += i; } Console.WriteLine($"{lesson} ||讲完了....."); } /// <summary> /// 模拟不同人开发的方法 /// </summary> /// <param name="name"></param> /// <param name="projectName"></param> private void Coding(string name,string projectName) { Console.WriteLine($"************************* Coding Start || {name} {projectName} {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")} ****************"); long iResult = 0; for (int i = 0; i < 1_000_000_000; i++) { iResult += i; } Console.WriteLine($"************************* Coding End || {name} {projectName} {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} {DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")} ****************"); } 基础的项目流程
private void button5_Click(object sender, EventArgs e) { Console.WriteLine("同学们!开始上课了"); Tech("泛型"); Tech("委托"); Tech("多线程"); Tech("异步编程"); Tech("并发编程"); Console.WriteLine("知识点讲解完毕了~~开始项目实战开发`~~~"); TaskFactory factory = new TaskFactory(); factory.StartNew(() => Coding("张三", "数据库设计")); factory.StartNew(() => Coding("李四", "框架的搭建")); factory.StartNew(() => Coding("王五", "Wechat Pay")); factory.StartNew(() => Coding("赵六", "Web Api")); factory.StartNew(() => Coding("田七", "封装通用的组件")); factory.StartNew(() => Coding("刘八", "编译")); factory.StartNew(() => Coding("杨九", "发行")); } 需求一、所有人的任务都执行完成后，小聚一下，大吃一顿```
private void button5_Click(object sender, EventArgs e) { List<Task> tasks = new List<Task>(); Console.WriteLine("同学们!开始上课了"); Tech("泛型"); Tech("委托"); Tech("多线程"); Tech("异步编程"); Tech("并发编程"); Console.WriteLine("知识点讲解完毕了~~开始项目实战开发`~~~"); TaskFactory factory = new TaskFactory(); tasks.Add( factory.StartNew(() => Coding("张三", "数据库设计"))); tasks.Add(factory.StartNew(() => Coding("李四", "框架的搭建"))); tasks.Add(factory.StartNew(() => Coding("王五", "Wechat Pay"))); tasks.Add(factory.StartNew(() => Coding("赵六", "Web Api"))); tasks.Add(factory.StartNew(() => Coding("田七", "封装通用的组件"))); tasks.Add(factory.StartNew(() => Coding("刘八", "编译"))); tasks.Add(factory.StartNew(() => Coding("杨九", "发行"))); Task.WaitAll(tasks.ToArray()); Console.WriteLine("项目开发完毕了~~~,去大吃一顿~~"); } 需求2、 开发人员中，只要其中有一个执行完成了，Richard老师就准备发布环境，准备发布部署
private void button5_Click(object sender, EventArgs e) { List<Task> tasks = new List<Task>(); Console.WriteLine("同学们!开始上课了"); Tech("泛型"); Tech("委托"); Tech("多线程"); Tech("异步编程"); Tech("并发编程"); Console.WriteLine("知识点讲解完毕了~~开始项目实战开发`~~~"); TaskFactory factory = new TaskFactory(); tasks.Add( factory.StartNew(() => Coding("张三", "数据库设计"))); tasks.Add(factory.StartNew(() => Coding("李四", "框架的搭建"))); tasks.Add(factory.StartNew(() => Coding("王五", "Wechat Pay"))); tasks.Add(factory.StartNew(() => Coding("赵六", "Web Api"))); tasks.Add(factory.StartNew(() => Coding("田七", "封装通用的组件"))); tasks.Add(factory.StartNew(() => Coding("刘八", "编译"))); tasks.Add(factory.StartNew(() => Coding("杨九", "发行"))); { Task.WaitAny(tasks.ToArray()); //等待一堆任务中，其中有一个执行完成了，继续往后执行~ Console.WriteLine("XXX 完成了开发任务~~，Richard老师就准备发布环境，准备发布部署"); } { Task.WaitAll(tasks.ToArray()); Console.WriteLine("项目开发完毕了~~~,去大吃一顿~~"); } } 使用场景：
Task.WaitAll----系统首页---包含了很多的信息---都是后台提供----获取这个结果的时候；准备一个复杂实体---包含各种信息 查询这些数据---可以多线程去执行；同时查询；
查询必须要获取到所有的数据----要获取所有的数据----Task.WaitAll
Task.WaitAny----查询一条数据----数据来源可能是不同的地方，数据库/缓存/接口/读取硬盘中的数据
1.传统做法： 先查询缓存试试看，如果没有，再查询数据库，如果没有，再继续往后，直到查询到数据为止；
2.有四个渠道获取数据----> 只要有一个渠道获取到数据就Ok， 直接启动四个线程去查询； 等待其中有一个线程执行完成，特殊处理，如果查询到数据后，就结束~~ 只要有一个执行结束了，就已经拿到数据了，其他的不用管了~~
需求3、 有没有可以不阻塞主线程，也能达到效果;
private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { List<Task> tasks = new List<Task>(); Console.WriteLine("同学们!开始上课了"); Tech("泛型"); Tech("委托"); Tech("多线程"); Tech("异步编程"); Tech("并发编程"); Console.WriteLine("知识点讲解完毕了~~开始项目实战开发`~~~"); TaskFactory factory = new TaskFactory(); tasks.Add(factory.StartNew(Object => Coding("张三", "数据库设计"),"张三")); tasks.Add(factory.StartNew(Object => Coding("李四", "框架的搭建"), "李四")); tasks.Add(factory.StartNew(Object => Coding("王五", "Wechat Pay"), "王五")); tasks.Add(factory.StartNew(Object => Coding("赵六", "Web Api"), "赵六")); tasks.Add(factory.StartNew(Object => Coding("田七", "封装通用的组件"), "田七")); tasks.Add(factory.StartNew(Object => Coding("刘八", "编译"), "刘八")); tasks.Add(factory.StartNew(Object => Coding("杨九", "发行"), "杨九")); { factory.ContinueWhenAny(tasks.ToArray(), (task) => { Console.WriteLine($"{task.AsyncState} 完成了开发任务~~，发一个小红包"); }); } { factory.ContinueWhenAll(tasks.ToArray(), (task) => { Console.WriteLine("项目开发完毕了~~~,去大吃一顿~~"); }); } } 需求4、如果想要完成以上需求，要求不阻塞主线程，如果也没有ContinueWhenAll api.
Task.Run(() => { Task.WaitAll(tasks.ToArray()); Console.WriteLine("项目开发完毕了~~~,去大吃一顿~~"); }); 通过Task返回一个字符串
{ List<Task<string>> tasklist = new List<Task<string>>(); for (int i = 0; i < 3; i++) { string k = $"{i}"; tasklist.Add(Task.Run(() => { return $"{k}_Task"; })); } Task.Run(() => { Task.WaitAny(tasklist.ToArray()); Task<string> task = tasklist.First(c => c.Status == TaskStatus.RanToCompletion); Console.WriteLine(task.Result); }); } Paralell
如何批量开启10个线程？
Parallel.For(0, 10, (i) => { Console.WriteLine($"Thread id : {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00") }") ; }); 如何控制启动线程的数量？
ParallelOptions parallelOptions = new ParallelOptions(); parallelOptions.MaxDegreeOfParallelism = 10; Parallel.For(0, 10100, parallelOptions, (i) => { Console.WriteLine($"Thread id : {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00") }"); }); 线程异常处理
1.try_catch捕获不到多线程内部的异常.
按照正常的Try Catch来处理异常。
try { for (int i = 0; i < 20; i++) { string str = $"Advance_{i}"; Task.Run(() => { if (str.Equals("Advance_7")) { throw new Exception("Advance_7异常"); } else if (str.Equals("Advance_10")) { throw new Exception("Advance_{10}异常"); } else if (str.Equals("Advance_15")) { throw new Exception("Advance_15异常"); } else if (str.Equals("Advance_18")) { throw new Exception("Advance_18异常"); } else { Console.WriteLine(str); } }); } } catch (Exception ex) { Console.WriteLine(ex.Message); } 2.如何捕捉线程内部的异常，try-catch 包裹，线程等待； 可以捕捉到AggregateException类型的异常；
3.一个try可以对应多个catch 发生异常后，catch捕捉，是从上往下匹配异常类型，只要是匹配到异常类型后，就进入开始处理异常；
4.如何输出消息, 要转换成AggregateException，获取InnerExceptions 的集合，多线程发生的多个异常，都在这个集合中；
private void button4_Click(object sender, EventArgs e) { List<Task> tasks = new List<Task>(); try { for (int i = 0; i < 20; i++) { string str = $"Advance_{i}"; Task task = Task.Run(() => { if (str.Equals("Advance_7")) { throw new Exception("Advance_7异常"); } else if (str.Equals("Advance_10")) { throw new Exception("Advance_{10}异常"); } else if (str.Equals("Advance_15")) { throw new Exception("Advance_15异常"); } else if (str.Equals("Advance_18")) { throw new Exception("Advance_18异常"); } else { Console.WriteLine(str); } }); tasks.Add(task); } Task.WaitAll(tasks.ToArray()); } catch (Exception ex) { Console.WriteLine(ex.Message); } } 线程取消
有一个需求:
首页---数据块---考情/周top10/月top ......
启动四个线程去获取数据，要正常展示----一定要四个线程都能正常获取到数据，必然要等待四个线程都执行结束；
场景：四个线程，有某一个线程异常了~~ 整块数据不能用； 如果有异常，其他的正常的线程，其实查询也没有价值，既然没有异常的线程执行也没价值，就应该取消-----（因为线程在执行业务逻辑---需要消耗计算机的资源，计算机的资源是有限的）
标准方案：
定义一个cts,包含一个IsCancellationRequested 属性，默认值为=false,同时提供了一个Cancel方法， IsCancellationRequested： 默认的false ----true; IsCancellationRequested 属性 只能通过Cancel来变化，不能通过其他的渠道修改；
CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource(); try { for (int i = 0; i < 50; i++) { string str = $"Advance_{i}"; Task.Run(() => { if (cancellationTokenSource.IsCancellationRequested == false) { Console.WriteLine("正常运行"); if (str.Equals("Advance_7")) { cancellationTokenSource.Cancel(); throw new Exception("Advance_7异常"); } else if (str.Equals("Advance_10")) { cancellationTokenSource.Cancel(); throw new Exception("Advance_{10}异常"); } else if (str.Equals("Advance_15")) { cancellationTokenSource.Cancel(); throw new Exception("Advance_15异常"); } else if (str.Equals("Advance_18")) { cancellationTokenSource.Cancel(); throw new Exception("Advance_18异常"); } } else { Console.WriteLine("线程非正常退出"); } }); } } catch (Exception ex) { Console.WriteLine(ex.Message); } 多线程的中间变量
先看一段代码
for (int i = 0; i < 10000; i++) { Task.Run(() => Console.WriteLine($"{i}")); } 输出的都是10000
为什么会这样那：
int i = 0; 开始循环，定义好的一个变量；
线程是延迟启动，启动线程不阻塞UI线程； 多线程要执行逻辑，要使用i，i已经是20了；
要实现我们的目的
for (int i = 0; i < 10000; i++) { int k = i; Task.Run(() => Console.WriteLine($"{k}")); } 线程安全
线程不安全：多线程在执行业务逻辑的时候，得到的结果，如果和单线程执行的结果如果不一致，那就是线程不安全~~
线程安全：单线程执行的结果要和多线程执行的结果要一致；线程安全的；
有多线程不安全的代码
private void button6_Click(object sender, EventArgs e) { List<int> list = new List<int>(); List<Task> tasks = new List<Task>(); for (int i = 0; i < 10000; i++) { tasks.Add(Task.Run(() => { list.Add(i); })); } Task.WaitAll(tasks.ToArray()); Console.WriteLine(list.Count); } 如何解决线程安全呢？
- 锁， ----控制执行的线程只能有一个
- 直接使用单线程；
- 使用线程安全对象 看看数据结构 线程安全对象 List/Arraylist 都不是线程安全的集合--把list Arraylist 换成安全对象；
- 通过算法+拆分做到---划块操作数据； 原理：还是单线程去操作一块数据；
private readonly static object obj = new object(); private void button6_Click(object sender, EventArgs e) { List<int> list = new List<int>(); List<Task> tasks = new List<Task>(); for (int i = 0; i < 10000; i++) { tasks.Add(Task.Run(() => { //锁： 控制锁内部的代码执行，只能有一个线程进入执行，必须要等进入锁的线程执行结束了，其他的线程才能再进去一个； 反多线程； lock (obj) { list.Add(i); } })); } Task.WaitAll(tasks.ToArray()); Console.WriteLine(list.Count); } 
