C# - 多线程

线程 被定义为程序的执行路径。每个线程定义了一个唯一的控制流。如果您的应用程序涉及复杂且耗时的操作，那么设置不同的执行路径或线程通常会有所帮助，每个线程执行特定的任务。

线程是 轻量级进程。线程的一个常见用法示例是现代操作系统中并发编程的实现。使用线程可以节省 CPU 周期的浪费，并提高应用程序的效率。

到目前为止，我们编写的程序都是单个线程作为单个进程运行，这是应用程序的运行实例。然而，这种方式应用程序一次只能执行一项任务。为了让它同时执行多项任务，可以将其分成更小的线程。

线程生命周期

线程的生命周期从创建 System.Threading.Thread 类的对象开始，到线程终止或完成执行时结束。

以下是线程生命周期中的各种状态 −

• 未启动状态 − 这是创建线程实例但尚未调用 Start 方法的情况。

• 就绪状态 − 这是线程准备运行并等待 CPU 周期的情况。

• 不可运行状态 − 当以下情况发生时，线程不可执行：

  • 已调用 Sleep 方法
  • 已调用 Wait 方法
  • 被 I/O 操作阻塞

• 死亡状态 − 这是线程完成执行或被中止的情况。

主线程

在 C# 中，System.Threading.Thread 类用于处理线程。它允许在多线程应用程序中创建和访问单个线程。进程中第一个执行的线程称为 主 线程。

当 C# 程序开始执行时，主线程会自动创建。使用 Thread 类创建的线程称为主线程的子线程。您可以使用 Thread 类的 CurrentThread 属性访问线程。

示例

以下程序演示了主线程的执行 −

using System;
using System.Threading;

namespace MultithreadingApplication {
   class MainThreadProgram {
      static void Main(string[] args) {
         Thread th = Thread.CurrentThread;
         th.Name = "MainThread";
         
         Console.WriteLine("This is {0}", th.Name);
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

上述代码编译并执行后，将产生以下结果 −

This is MainThread

Thread 类的属性和方法

下表展示了 Thread 类最常用的某些 properties −

下表展示了 Thread 类最常用的某些 methods −

创建线程

线程是通过扩展 Thread class 来创建的。扩展后的 Thread class 然后调用 Start() 方法来开始子线程执行。

示例

以下程序演示了这个概念 −

using System;
using System.Threading;

namespace MultithreadingApplication {
   class ThreadCreationProgram {
      public static void CallToChildThread() {
         Console.WriteLine("Child thread starts");
      }
      static void Main(string[] args) {
         ThreadStart childref = new ThreadStart(CallToChildThread);
         Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");
         Thread childThread = new Thread(childref);
         childThread.Start();
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

当上述代码编译并执行时，会产生以下结果 −

In Main: Creating the Child thread
Child thread starts

向线程传递参数

您可以使用 ParameterizedThreadStart 委托或 lambda expression 向线程方法传递参数。

示例

以下示例演示了如何使用 lambda expression 向线程传递参数：

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Thread thread = new Thread(() => PerformTask("Hello from thread!"));
        thread.Start();

        Console.WriteLine("Main thread is running.");
    }

    static void PerformTask(string message)
    {
        Console.WriteLine(message);
    }
}

当上述代码编译并执行时，会产生以下结果 −

Hello from thread!
Main thread is running.

管理线程

Thread class 提供了各种方法来管理线程。

示例

以下示例演示了使用 sleep() 方法使线程暂停特定时间段的使用。

using System;
using System.Threading;

namespace MultithreadingApplication {
   class ThreadCreationProgram {
      public static void CallToChildThread() {
         Console.WriteLine("Child thread starts");
         
         // 线程暂停 5000 毫秒
         int sleepfor = 5000; 
         
         Console.WriteLine("Child Thread Paused for {0} seconds", sleepfor / 1000);
         Thread.Sleep(sleepfor);
         Console.WriteLine("Child thread resumes");
      }
      
      static void Main(string[] args) {
         ThreadStart childref = new ThreadStart(CallToChildThread);
         Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");
         
         Thread childThread = new Thread(childref);
         childThread.Start();
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

当上述代码编译并执行时，会产生以下结果 −

In Main: Creating the Child thread
Child thread starts
Child Thread Paused for 5 seconds
Child thread resumes

销毁线程

Abort() 方法用于销毁线程。

运行时通过抛出 ThreadAbortException 来中止线程。此异常无法被捕获，控制权会传递到 finally 块（如果存在）。

示例

以下程序演示了这一点 −

using System;
using System.Threading;

namespace MultithreadingApplication {
   class ThreadCreationProgram {
      public static void CallToChildThread() {
         try {
            Console.WriteLine("Child thread starts");
            
            // 执行一些工作，比如数到 10
            for (int counter = 0; counter <= 10; counter++) {
               Thread.Sleep(500);
               Console.WriteLine(counter);
            }
            
            Console.WriteLine("Child Thread Completed");
         } catch (ThreadAbortException e) {
            Console.WriteLine("Thread Abort Exception");
         } finally {
            Console.WriteLine("无法捕获线程异常");
         }
      }
      static void Main(string[] args) {
         ThreadStart childref = new ThreadStart(CallToChildThread);
         Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");
         
         Thread childThread = new Thread(childref);
         childThread.Start();
         
         //让主线程暂停一段时间
         Thread.Sleep(2000);
         
         //现在中止子线程
         Console.WriteLine("In Main: Aborting the Child thread");
         
         childThread.Abort();
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

上述代码编译并执行后，会产生以下结果 −

In Main: Creating the Child thread
Child thread starts
0
1
2
In Main: Aborting the Child thread
Thread Abort Exception
Couldn't catch the Thread Exception