.Net多線程總結(一)

.Net提供了許多多線程編程工具,可能是因爲太多了,所以掌握起來總是有一些頭疼,我在這裏講講我總結的一些多線程編程的經驗,希望對大家有幫助

 

不需要傳遞參數,也不需要返回參數

我們知道啓動一個線程最直觀的辦法是使用Thread類,具體步驟如下

ThreadStart threadStart=new ThreadStart(Calculate); Thread thread=new Thread(threadStart); thread.Start(); public void Calculate(){ double Diameter=0.5; Console.Write("The perimeter Of Circle with a Diameter of {0} is {1}"Diameter,Diameter*Math.PI); }

例1

上面我們用定義了一個ThreadStart類型的委託,這個委託制定了線程需要執行的方法:Calculate,在這個方法裏計算了一個直徑爲0.5的圓的周長,並輸出.這就構成了最簡單的多線程的例子,在很多情況下這就夠用了,然後ThreadStart這個委託定義爲void ThreadStart(),也就是說,所執行的方法不能有參數,這顯然是個很大的不足,爲了彌補這個缺陷,聰明的程序員想出了許多好的方法,我們將在需要傳遞多個參數一節中進行介紹,這裏我們先介紹.Net爲了解決這個問題而設定的另外一個委託:就是ParameterizedThreadStart ,我會在下面詳細講述

 

需要傳遞單個參數

ParameterThreadStart的定義爲void ParameterizedThreadStart(object state)??使用這個這個委託定義的線程的啓動函數可以接受一個輸入參數,具體例子如下 ParameterizedThreadStart threadStart=new ParameterizedThreadStart(Calculate) Thread thread=new Thread() thread.Start(0.9); public void Calculate(object arg){ double Diameter=double(arg); Console.Write("The perimeter Of Circle with a Diameter of {0} is {1}"Diameter,Diameter*Math.PI); }

例2
Calculate方法有一個爲object類型的參數,雖然只有一個參數,而且還是object類型的,使用的時候尚需要類型轉換,但是好在可以有參數了,並且通過把多個參數組合到一個類中,然後把這個類的實例作爲參數傳遞,就可以實現多個參數傳遞

 

需要傳遞多個參數

雖然通過把需要的參數包裝到一個類中,委託ParameterizedThreadStart就可以傳遞多個參數,但是由於這個委託的傳入參數是object,所以不可避免的需要進行參數轉換,下面還有幾個常用的參數傳遞方法,讓我們來一一看來

 

使用專門的線程類

這是許多程序員愛使用的經典模式,簡單來說,就是把需要另起線程執行的方法,和他需要的參數放到一個類中,參數作爲了類的屬性,調用時聲明此類的實例,然後初始化屬性,方法執行時直接使用類裏初始化好的屬性來執行,這樣方法本身就可以不需要參數,而又起到了多參數傳遞的效果,於是使用本文最開始提到的不帶參數的ThreadStart委託就可以了,並且由於需要執行的方法和參數都放在一個類中,充分體現了面向對象的特點.具體方法如下

還是計算面積的方法的例子,我們把這個方法用一個類包裝起來,輸入參數Diameter(直徑)是這個類的一個字段

public class MyThread { public double Diameter=10; public double Result=0; public MyThread(int Diameter) { this.Diameter = Diameter; } public void Calculate() { Console.WriteLine( "Calculate Start"); Thread.Sleep(2000); Result = Diameter*Math.PI;; Console.WriteLine("Calculate End, Diameter is {0},Result is {1}" ,this.Diameter, Result); } } MyThread t=new MyThread(5.0); ThreadStart threadStart=new ThreadStart(t.Calculate) Thread thread=new Thread(threadStart); thread.Start();

例3

這種方法把參數傳遞變成了屬性共享,想傳遞多少個變量都可以,從封裝上講,把邏輯和邏輯涉及的數據封裝在一起,也很不錯,這個方法還有一個聰明的變體,利用了匿名方法,這種變體連獨立的類都省掉了,我現在給出這個方法

double Diameter = 6; double Result=0; Thread ta = new Thread(new ThreadStart(delegate() { Thread.Sleep(2000); Result=Diameter * Math.PI; Console.WriteLine("匿名 Calculate End, Diameter is {0},Result is {1}", Diameter, Result); ; })); ta.Start(); 例4

這個方法和上例道理相同,都是把參數傳遞變成了對變量的調用,從而取消了參數傳遞,但是,後者充分利用了匿名方法的一個性質,就是可以直接使用當前上下文的局部變量,比如委託中的Diameter,和Result.當然,這樣做的缺點是如果匿名方法太長,程序的可讀性會降低,所以一般很少有人這樣做,這裏給出這個方法供大家參考,關於匿名委託的資料可以參見

聰明的讀者肯定想,既然可以用字段來傳入變量,當然也可以用字段傳出變量,比如在上面兩個例子裏我們看到計算結果都寫進了一個叫Result(加亮的地方)的變量裏,我們直接訪問這個變量不就可以得到計算結果了嗎?

這樣做有一個致命的問題:既然是異步執行,主線程怎麼知道分線程什麼時候完成了計算呢?比如上兩個例子中,我們的線程都睡眠了2000毫秒,然後才進行計算,那麼如果主線程在沒有完成計算前訪問Result,只能得到一個0值.於是我們就有了下面的一系列解決方法.

 

需要傳遞參數且需要返回參數

 

剛纔說到主線程需要知道子線程什麼時候執行完成,可以使用Thread.ThreadState枚舉來判斷

當線程的ThreadState==ThreadState.Stop時,一般就說明線程完成了工作,這時結果就可用了,如果不是這個狀態,就繼續執行別的工作,或者等待一會,然後再嘗試.倘若需要等有多個子線程需的返回,並且需要用他們的結果來進行進異步計算,那就叫做線程同步了,下面我們介紹另外一種我比較推薦的方法,能夠自定義參數個數,並且返回數據,而且使用起來也相對方便

使用委託的異步調用方法和回調

首先我們要把需要異步調用的方法定義爲一個委託,然後利用BeginInvoke來異步調用,BeginInvoke的第一個參數就是直徑,第二個是當線程執行完畢後的調用的方法

delegate double CalculateMethod(double Diameter); static CalculateMethod calcMethod; double result = 0; static void Main(string[] args) { calcMethod = new CalculateMethod(Calculate); calcMethod.BeginInvoke(5, new AsyncCallback(TaskFinished), null); } ///<summary> ///線程調用的函數 ///<summary> public static double Calculate(double Diameter) { return Diameter * Math.PI; } ///<summary> ///線程完成之後回調的函數 ///<summary> public static void TaskFinished(IAsyncResult result) { result=calcMethod.EndInvoke(result); }

例5

注意,再線程執行完畢後執行的方法TaskFinished中,我們使用了EndInvoke來取得這個函數的返回值

 

線程池

 

線程雖然是個好東西,但是也是個資源消耗大戶,許多時候,我們需要用多線程,但是又不希望線程的數量過多,這就是線程池的作用,.Net爲我們提供了現成的線程池ThreadPool,他的使用如下

WaitCallback w = new WaitCallback(Calculate); ThreadPool.QueueUserWorkItem(w, 1.0); ThreadPool.QueueUserWorkItem(w, 2.0); ThreadPool.QueueUserWorkItem(w, 3.0); ThreadPool.QueueUserWorkItem(w, 4.0); public static void Calculate(double Diameter) { return Diameter * Math.PI; }

例6

首先定義一個WaitCallback委託,WaitCallback的格式是void WaitCallback(object state),也就是說你的方法必須符合這個格式,接着調用QueueUserWorkItem,將這個任務加入線程池,當縣城池有空閒線時,將會調度並運行你的代碼

每一個進程都有一個線程池,線程池的默認大小是25,我們可以通過SetMaxThreads方法來設置其最大值.

[注]由於每個進程只有一個線程池,所以如果是在iis進程,或者sqlserver的進程中使用線程池,並且需要設置線程池的最大容量的話,會影響到iis進程或sql進程,所以這兩種情況下要特別小心

 

控制權

 

在和大家交談的時候我發現凡是習慣了面向對象思維的同事,總是對多線程情況下的執行上下文很困擾,比如例5中,主程序啓動了子線程執行Calculate方法,執行完畢後回調TaskFinished,假如主線程id是1,子線程id是2,那麼Calculate肯定是在id=2的線程中執行,那麼他的回調函數TaskFinished呢? 同樣也是在id=2的線程上下文中執行,不信你輸出線程id試試,這通常不是什麼問題,但是當我們需要在Winform編程中使用子線程時,就有可能會引起問題了,我們將在下面講這個問題

 

窗體程序多線程編程的特殊性

 

當我們把例5的回調代碼稍加修改,搬到winform裏面,就可以看到問題所在了

public static void TaskFinished(IAsyncResult result) { result=calcMethod.EndInvoke(result); this.TextBox1.Text=result; }

程序的原意是在線程執行完畢後講結果寫入一個TextBox,然而當程序執行到this.TextBox1.Text=result這裏的時候就抱錯了.原來WinForm對線程有很嚴格的要求,除了創建這些控件的線程,其他線程想跨線程訪問WinForm上的控件的屬性和方法是不允許(除了幾個特殊屬性),在有的版本系統上,比如XP,對這個問題進行了處理,跨線程控件訪問可以被執行,但是大多數windows系統都是不可以的,那麼如果我們確實需要跨線程修改控件屬性,或者調用控件的方法,就必須用到控件的一個方法Invoke,這個方法可以把執行上下文切換回創建這些控件的線程,具體操作如下

delegate void changeText(string result); public static void TaskFinished(IAsyncResult result) { result=calcMethod.EndInvoke(result); this.BeginInvoke(new changeText(this.textBox1.AppendText),t.Result.ToString()) }

由於委託中必須使用方法,所以我用AppendTex方法t,而不是直接設置Text屬性,你如果想設置text屬性,就必須自己包裝一個方法,然後連接到委託了