C#:多线程

news2025/5/23 22:02:19

一.线程常用概念

线程(Thread):操作系统执行程序的最小单位
进程(Process):程序在内存中的运行实例
并发(Concurrency):多个任务交替执行(单核CPU)
并行(Parallelism):多个任务同时执行(多核CPU)
同步(Synchronization):协调线程执行顺序
异步(Asynchronous):非阻塞的执行方式

二.使用多线程好处

  • 提高性能:利用多核CPU并行执行任务
  • 响应性:保持UI界面流畅,后台执行耗时操作
  • 资源利用率:同时处理I/O密集型和CPU密集型任务
  • 模块化:将复杂任务分解为独立执行的单元

三.使用Thread实现多线程 

常用Thread中为ThreadStart,其中ThreadStart为委托类型,无参数无返回值委托

//Thread线程
public Thread(ThreadStart start)
//ThreadStart委托类型,为无参数无返回值类型
public delegate void ThreadStart();

定义一个无参数无返回值的函数,使用线程进行操作

  static void Main(string[] args)
  {
     //委托执行
      Thread t1 = new Thread(run);
      t1.Start();
      //匿名函数
      new Thread(()=>
      {
          for (int i = 0; i < 10; i++)
          {
              Console.WriteLine($"线程B==>{i}");
          }

      }).Start();

       Console.WriteLine(  "void Main执行完毕");
      
  }
  public static void run()
  {  for(int i = 0; i < 10; i++)
      {
          Console.WriteLine($"线程A==>{i}");
      }
   }

打印结果:

void Main执行完毕
线程A==>0
线程A==>1
线程A==>2
线程A==>3
线程A==>4
线程A==>5
线程A==>6
线程A==>7
线程A==>8
线程A==>9
线程B==>0
线程B==>1
线程B==>2
线程B==>3
线程B==>4
线程B==>5
线程B==>6
线程B==>7
线程B==>8
线程B==>9

线程特性常用的属性获取,thread ID,name,IsAlive,IsBackground,使用线程A/B和主线程打印1-10的数字,其中IsAlive线程在运行中为True,线程在运行后为False,IsBackground指线程是否是后台线程,在程序执行过程中,前台线程执行完毕后,应用程序可以退出,后台线程则无所谓执行完成,应用程序均可以退出。默认情况下,Thread设定线程均是前台线程。

static void Main(string[] args)
{

    Thread t1 = new Thread(run);
    t1.Name = "ThreadA";
    t1.Start();
    
   
    Thread t2 = new Thread(() =>
    {
        for (int i = 0; i < 3; i++)
        {
            Console.WriteLine($"线程ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},线程名字{Thread.CurrentThread.Name}执行==>{i}");
        }

    }
    );
    t2.Name = "ThreadB";
    t2.Start();
    Thread.CurrentThread.Name = "Main Thread";
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        Console.WriteLine($"线程ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},线程名字{Thread.CurrentThread.Name}执行==>{i}");
    }
    Console.WriteLine("void Main执行完毕");


}
public static void run()
{  for(int i = 0; i < 3; i++)
    {
        Console.WriteLine($"线程ID:{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId},线程名字{Thread.CurrentThread.Name}执行==>{i}");
    }
}

打印结果,每次打印结果会有差异:

线程ID:3,线程名字ThreadA执行==>0
线程ID:3,线程名字ThreadA执行==>1
线程ID:3,线程名字ThreadA执行==>2
线程ID:1,线程名字Main Thread执行==>0
线程ID:4,线程名字ThreadB执行==>0
线程ID:4,线程名字ThreadB执行==>1
线程ID:4,线程名字ThreadB执行==>2
线程ID:1,线程名字Main Thread执行==>1
线程ID:1,线程名字Main Thread执行==>2
void Main执行完毕

线程调度:

t1.Priority=ThreadPriority.Highest; //线程优先级
bool a=Thread.Yield();              //线程礼让
Thread.Sleep(1000);                //线程休眠
t1.Join();                         //线程阻塞

线程安全:使用线程模拟12306抢票系统,由于线程是按照同步进行,如果对线程不进行约束,则会出现数据重复现象,用以下代码进行:

  internal class Program
  {
      public int TotalTicket;
      public int CurrentTicket;
      static void Main(string[] args)
      {
          Program program = new Program();
          program.TotalTicket = 5;
          program.CurrentTicket = 5;
          Thread t1 = new Thread(program.GetTicket);
          t1.Name = "黄牛";
          t1.Start();

          Thread t2 = new Thread(program.GetTicket);
          t2.Name = "小王";
          t2.Start();

          Thread t3 = new Thread(program.GetTicket);
          t3.Name = "小李";
          t3.Start();
   }

 public void GetTicket()
 {  while (true)
     {
         if (CurrentTicket <= 0) 
         {
             break;               
         
         }
         //有票
         CurrentTicket--;
         Thread.Sleep(100);
         Console.WriteLine(  $"{Thread.CurrentThread.Name}抢到了{TotalTicket-CurrentTicket}张票,剩余{CurrentTicket}张票");
     }        
 
 }

运行结果,可见线程运行过程中使用同一数据元,由于电脑分配资源执行过程中间隔执行,数据源不安全:

小王抢到了3张票,剩余2张票
小李抢到了3张票,剩余2张票
黄牛抢到了3张票,剩余2张票
小王抢到了5张票,剩余0张票
小李抢到了5张票,剩余0张票

解决这个问题,使用线程锁,即当前线程执行完毕后再进行执行第二个线程,使用Lock,Lock是 C# 中的一种用于同步线程执行的机制,它帮助确保多个线程在访问共享资源时不会发生冲突或数据损坏。其作用是通过给临界区(即多线程访问共享资源的代码段)加锁,使得在同一时刻只能有一个线程进入执行该代码段。:

internal class Program
{
    public int TotalTicket;
    public int CurrentTicket;
    private  readonly object o = new object();  //设定一个对象
    
   
    static void Main(string[] args)
    {
        Program program = new Program();
        program.TotalTicket = 5;
        program.CurrentTicket = 5;
        Thread t1 = new Thread(program.GetTicket);
        t1.Name = "黄牛";
        t1.Start();

        Thread t2 = new Thread(program.GetTicket);
        t2.Name = "小王";
        t2.Start();

        Thread t3 = new Thread(program.GetTicket);
        t3.Name = "小李";
        t3.Start();
}
//利用Lock对线程进行互斥锁定
  public void GetTicket()
  {  while (true)
      {
          lock(o)
          {
              if (CurrentTicket <= 0)
              {
                  break;

              }
              //有票
              CurrentTicket--;
              Thread.Sleep(100);
              Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.Name}抢到了{TotalTicket - CurrentTicket}张票,剩余{CurrentTicket}张票");
          }
      }      
  
  }

打印结果,同一资源则不会进行数据丢失:

小李抢到了1张票,剩余4张票
黄牛抢到了2张票,剩余3张票
小王抢到了3张票,剩余2张票
小李抢到了4张票,剩余1张票
黄牛抢到了5张票,剩余0张票

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