多线程

计算机概念

进

计算机概念

进程

程序在服务器运行时，占据的计算资源合计，称之为进程。进程之间不会相互干扰，但是进程间的通信比较困难（分布式）。

线程

程序执行的最小单位，相应操作的最小执行流，线程也包含自己的计算资源。线程是属于进程的，一个进程可以有多个线程。

多线程

一个进程里面，有多个线程并发执行

C#

多线程Thread

`Thread`是一个类，就是一个封装，是.NET对线程对象的抽象封装，通过`Thread`去完成的操作，最终是通过像操作系统请求得到的执行流

*   `CurrentThread`：当前线程–任何操作执行都是线程完成的，即获得运行当前这句话的线程
*   `ManagerThreadId`：是.NET平台给Thread起的名字，就是一个`int`值，尽量不重复
*   同步单线程方法：按顺序执行，每次调用完成后才能进下一行，是同一个线程运行的
*   异步多线程方法：发起调用，不等待结果就直接进入下一行(主线程)，动作会由一个新线程来执行(子线程)

特点

界面卡顿

*   同步单线程方法卡界面 —- 主(UI)线程线程忙于计算，所以不能相应
*   异步多线程不卡界面 —- 计算任务交给子线程，主(UI)线程已经闲置，可以相应别的操作
*   多线程对于C/S：点击按钮后能不卡死，例如：上传文件界面不卡死
*   多线程对于B/S：例如：用户注册时同时发邮件/发短信/写日志

执行速度

*   同步单线程方法慢 —- 因为只有一个线程在计算
*   异步多线程方法快 —- 因为多个线程并发计算
*   多线程就是用资源换性能
*   但是两者的速度差不是线性增长，例如1个线程耗时1000毫秒，5个线程不代表能做到耗时200毫秒。说明多线程的协调管理由额外的成本，同时资源也是由上限的
*   所以：线程并不是越多越好

无序性

*   启动无序：几乎同一时间向操作系统请求线程，因为线程时操作系统资源，CLR只能去申请，具体时什么顺序启动这个无法掌握
*   执行时间不确定：同个线程同个任务耗时都不一样，更何况多个任务多个线程。这跟操作系统的资源调度策略有关
*   结束无序：上面的都无序，结束时间怎么可能有序

注意

使用多线程时，千万不要通过延时等方式去掌控顺序

多线程控制顺序

异步回调

死循环IsCompleted等待

信号量

EndInvoke获得返回值

使用各个版本的多线程处理方式

Thread

示例：

// Thread的API特别丰富，可以玩的很花哨，但是其实大部分人都玩不好，因为线程资源是操作系统管理的，相应并部灵敏，所以没那么好控制  
// Thread启动线程是没限制的，一个for循环启动几百万个线程，分分钟搞死服务器  
ThreadStart threadHandler = () =>  
{  
  Console.WriteLine($"Thread Start。。。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");   
  Thread.Sleep(2000);  
  Console.WriteLine($"Thread End。。。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
};  
var thread = new Thread(threadHandler);  
thread.Start();  

ThreadPool

示例：

// ThreadPool：池化资源管理设计思想，线程是一种资源，以前要用到线程就去申请一个，使用完释放掉。  
// 这样是一种浪费，池化就是一个容器，容器提前申请一批线程，程序需要使用线程，直接找容器获取，用完再放回容器(通过控制资源的状态)，避免频繁的申请和销毁，容器自己还会根据限制的数量去申请和释放  
// 好处：1.线程服用，2.可以限制最大线程数量  
// 缺点：ThreadPool的API太少了，线程等待顺序控制比较弱，影响了实战  
WaitCallback callback = o =>  
{  
  Console.WriteLine($"ThreadPool Start。。。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
  Thread.Sleep(2000);  
  Console.WriteLine($"ThreadPool End。。。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
};  
ThreadPool.QueueUserWorkItem(callback);  

Task

示例：

// Task:多线程最佳实践  
// 优点：1.Task的线程券是线程池的线程  2.提供了丰富的API，非常适合开发实践  
Action action = () =>  
{  
  Console.WriteLine($"Task Start。。。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
  Thread.Sleep(2000);  
  Console.WriteLine($"Task End。。。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
};  
Task task = new Task(action);  
task.Start();  

Parallel

示例：

// Parallel：并行编程  
// 可以同时执行多个操作，同时主线程也会参与计算，不会闲置。可以节约一个线程  
// 可以通过ParallelOptions的MaxDegreeOfParallelism控制最大并发数量  
Parallel.Invoke(() =>  
 {  
    Console.WriteLine($"Parallel 1 Start。。。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
    Thread.Sleep(2000);  
    Console.WriteLine($"Parallel 1 End。。。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
 },  
 () =>  
 {  
    Console.WriteLine($"Parallel 2 Start。。。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
    Thread.Sleep(2000);  
    Console.WriteLine($"Parallel 2 End。。。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
 },  
 () =>  
 {  
    Console.WriteLine($"Parallel 3 Start。。。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
    Thread.Sleep(2000);  
    Console.WriteLine($"Parallel 3 End。。。{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
 });  

Task比较全面示例

public void Coding(string dev, string module)  
{  
  var random = new Random();  
  var stopWatch = new Stopwatch();  
  stopWatch.Start();  
  Console.WriteLine($"{dev}开发{module}模块 开始.......... ManagedThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
  Thread.Sleep(random.Next(1000, 5000));  
  stopWatch.Stop();  
  Console.WriteLine($"{dev}开发{module}模块 完成.......... ManagedThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}   共耗时{stopWatch.ElapsedMilliseconds}毫秒");  
}  
  
public void AllJob()  
{  
  Console.WriteLine("谈需求...");  
  Console.WriteLine("选成员...");  
  Console.WriteLine("分配模块...");  
    
  List<Task> tasks = new List<Task>();  
    
  tasks.Add(Task.Run(() => Coding("张小三", "用户管理")));  
  tasks.Add(Task.Run(() => Coding("李筱思", "商品管理")));  
  tasks.Add(Task.Run(() => Coding("王小五", "订单管理")));  
  tasks.Add(Task.Run(() => Coding("赵小六", "售后管理")));  
    
  TaskFactory taskFactory = new TaskFactory();  
  taskFactory.ContinueWhenAny(tasks.ToArray(), t =>  
  {  
    Console.WriteLine($"达到里程碑...  ManagerThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
  });  
  // 等待全部任务完成后，启动一个新的task来完成后续动作  
  taskFactory.ContinueWhenAll(tasks.ToArray(), tArray =>  
  {  
    Console.WriteLine($"项目上线...  ManagerThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
    Console.WriteLine($"项目验收...  ManagerThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
    Console.WriteLine($"支付费用...  ManagerThreadId={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");  
  });  
  

 // 会阻塞当前线程，直到任一任务结束  
 Task.WaitAny(tasks.ToArray());  
 Console.WriteLine("达到里程碑...");  
  
 // 等待上面所有的多线程都计算完毕  
 // 会阻塞当前线程，直到全部任务结束  
 Task.WaitAll(tasks.ToArray());  
  
  
 Console.WriteLine("项目上线...");  
 Console.WriteLine("项目验收...");  
 Console.WriteLine("支付费用...");  

}  

多线程安全

如果一段代码，单线程执行和多线程执行结果不一致，就表明由线程安全问题