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C# 线程同步与线程池 浅析

程序员文章站 2024-02-06 08:46:28
...
C# 线程同步与线程池

示例很简单,准备5个线程,每个线程同时向控制台输出数字,然后观察输出结果。

代码说明:

////线程列表

private static List<Thread> _threadList;
 
 
        static voidMain(string[] args)
        {
            Program._threadList= new List<Thread>();
            ////附加5个线程
            for (inti = 0; i < 5; i++)
            {
                Program.AppendThread();
            }
 
            ////开始执行所有测试线程
            Program.ExecuteThread();
 
            ////按任意键退出
            Console.ReadLine();
        }
 
        /// <summary>
        /// 将新的测试线程附加到测试线程列表,线程执行逻辑就是输出10个数字
/// 注意初始化的时候设置为后台线程了,这样可以保证主线程退出的时候其他线/// 程自动退出
        /// </summary>
        public staticvoid AppendThread()
        {
            Program._threadList.Add(newThread(new ThreadStart(
                () =>
                {
                   for (int i = 0; i < 10; i++)
                   {
                       Console.WriteLine(i);
                   }
                })){ IsBackground = true });
        }
 
        /// <summary>
        /// 开始执行所有测试线程
        /// </summary>
        public staticvoid ExecuteThread()
        {
            foreach(Thread t in _threadList)
            {
                t.Start();
            }
        }

观察执行结果,我们可以看到结果如下:

C# 线程同步与线程池  浅析

根据结果(数字的输出是不规律的)可知,线程之间发生了干扰。策略就是,加一个同步成员来进行线程同步:

   /// <summary>
        /// 多线程同步的对象
        /// </summary>
        private static object _syncObj = new object();
另外,在线程执行的地方加锁:
Program._threadList.Add(newThread(new ThreadStart(
                () =>
                {
                    lock (_syncObj)
                    {
                        for (int i = 0; i < 10;i++)
                        {
                            Console.WriteLine(i);
                        }
                    }
 
                })) { IsBackground = true });

观察结果:

C# 线程同步与线程池  浅析

可以看到通过Lock关键字,对一个多线程同步的变量加锁的确可以使得线程同步。

现在看一下第二种方式:

使用monitor关键字进行同步,代码:

Monitor.Enter(_syncObj);
                   try
                   {
                       for (int i = 0; i < 10; i++)
                       {
                            Console.WriteLine(i);
                       }
                   }
                   finally {
                       Monitor.Exit(_syncObj);
                   }

查看结果,会发现线程已经同步了。

第三种方式:

现在让我们重构一下代码,新建一个ThreadManager的类,把类的职责都搬进去:

class ThreadManager
    {
        /// <summary>
        /// 线程列表
        /// </summary>
        private staticList<Thread> _threadList;
 
        staticThreadManager()
        {
           _threadList = new List<Thread>();
        }
 
        /// <summary>
        /// 附加新线程
        /// </summary>
        public staticvoid AppendThread()
        {
            ThreadManager._threadList.Add(newThread(new ThreadStart(
                () =>
                {
                   for (int i = 0; i < 10; i++)
                   {
                       Console.WriteLine(i);
                   }
 
                })){ IsBackground = true });
        }
 
        /// <summary>
        /// 开始执行所有线程
        /// </summary>
        public staticvoid ExecuteThread()
        {
            foreach(Thread t in _threadList)
            {
                t.Start();
            }
        }
    }

Main函数调用的代码做相应的改变:

static voidMain(string[] args)
        {
            ////附加5个线程
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                ThreadManager.AppendThread();
            }
 
            ////开始测试
            ThreadManager.ExecuteThread();
 
            ////按任意键继续
            Console.ReadLine();
        }

由于没有对线程同步做任何处理,结果肯定可以猜到,线程是不同步的:

C# 线程同步与线程池  浅析

现在对ThreadManager这个类加上特性:[Synchronization],再次运行之,发现线程同步了,这就是线程同步的第四种方案,用起来很简单,但是首先它要求执行逻辑都放在一个类中,由于它可以确保这个类中的所有方法都是线程安全的,因此它的性能相对低效

线程同步还有方法吗?答案是肯定的,那就是第四种方法—线程池。

现在来看一下如何用线程池来实现:

  static void Main(string[]args)
        {
/////定义一个waitCallback对象,并定义它的行为,就是向控制台输出十个数字同时可以传递/////一个参数(这个参数是可选的)
                       WaitCallback work = new WaitCallback((o)=>
            {
                for(int i = 0; i < 10; i++)
                {
                   Console.WriteLine(i);
                }
            });
 
            ////执行5次
            for (inti = 0; i < 5; i++)
            {
/////如果这里需要传递参数,可以调用另一个重载方法
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(work);
            }
 
            ////按任意键继续
            Console.ReadLine();
        }

这样就完成了刚刚的逻辑吗?是的,运行之后我们可以看到结果,线程是同步的。

多线程还带来了哪些好处?

  • 线程池减少了线程创建、开始和停止的次数,从而提高了效率;

  • 使用线程池,能够使我们将注意力放到业务逻辑上而不是多线程架构上(然而在某些情况应优先使用手工线程管理)

  • 如果需要前台线程或者设置优先级别,或者线程池中的线程总是后台线程,且他的优先级是默认的;

  • 如果需要一个带有固定标识的线程便于退出,挂起或通过名字发现它。

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