C# 多线程编程精通：提升性能与效率的核心技术

线程基础

线程是程序的执行路径。每个线程定义唯一的控制流。若应用涉及复杂耗时操作，设置不同执行路径或线程很有帮助，每个线程执行特定任务。

线程是轻量级进程。现代操作系统实现并发编程常用线程。使用线程可节省 CPU 周期，提高应用效率。

此前我们编写的程序中单线程作为单进程运行。但这方式应用一次只能执行一项任务。为使其同时执行多任务，可将其分解为更小的线程。

线程生命周期

线程生命周期始于创建 System.Threading.Thread 类对象，终于线程终止或执行完成。

线程生命周期的各种状态：

• 未启动状态：创建线程实例但未调用 Start 方法。
• 就绪状态：线程准备好运行，等待 CPU 周期。
• 不可运行状态：线程不可执行，当：
  • 调用了 Sleep 方法
  • 调用了 Wait 方法
  • 被 I/O 操作阻塞
• 死亡状态：线程执行完成或被中止。

主线程

在 C# 中，System.Threading.Thread 类用于处理线程，允许在多线程应用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。

C# 程序开始执行时自动创建主线程。使用 Thread 类创建的线程称为主线程的子线程。可通过 Thread 类的 CurrentThread 属性访问线程。

以下程序演示主线程执行：

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();
        }
    }
}

编译执行上述代码，输出结果如下：

This is MainThread

Thread 类的常用属性与方法

常用属性

常用方法

创建线程

通过扩展 Thread 类创建线程。扩展的 Thread 类调用 Start() 方法开始子线程执行。

以下程序演示该概念：

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();
        }
    }
}

编译执行上述代码，输出结果如下：

In Main: Creating the Child thread
Child thread starts

管理线程

Thread 类提供多种管理线程的方法。以下示例演示使用 Sleep() 方法让线程暂停特定时间：

using System;
using System.Threading;
namespace MultithreadingApplication {
    class ThreadCreationProgram {
        public static void CallToChildThread() {
            Console.WriteLine("Child thread starts");
            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();
        }
    }
}

编译执行上述代码，输出结果如下：

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 中止线程。此异常无法捕获，控制权传递给 finally 块（如有）。

以下程序演示此过程：

using System;
using System.Threading;
namespace MultithreadingApplication {
    class ThreadCreationProgram {
        public static void CallToChildThread() {
            try {
                Console.WriteLine("Child thread starts");
                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("Couldn't catch the Thread Exception");
            }
        }
        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();
            Thread.Sleep(2000);
            Console.WriteLine("In Main: Aborting the Child thread");
            childThread.Abort();
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

编译执行上述代码，输出结果如下：

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