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C#线程系列讲座(2)：Thread类的应用

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本文为原创，如需转载，请注明作者和出处，谢谢！

上一篇：C#线程系列讲座(1)：BeginInvoke和EndInvoke方法

一、             Thread类的基本用法

通过System.Threading.Thread类可以开始新的线程，并在线程堆栈中运行静态或实例方法。可以通过Thread类的的构造方法传递一个无参数，并且不返回值（返回void）的委托(ThreadStart)，这个委托的定义如下：

[ComVisibleAttribute(true)]

public delegate void ThreadStart()

我们可以通过如下的方法来建立并运行一个线程。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace MyThread
{
    class Program
    {
        public static void myStaticThreadMethod()
        {
            Console.WriteLine("myStaticThreadMethod");
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            Thread thread1 = new Thread(myStaticThreadMethod);
            thread1.Start();  // 只要使用Start方法，线程才会运行
        }
    }
}

    除了运行静态的方法，还可以在线程中运行实例方法，代码如下：


using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace MyThread
{
    class Program
    {
        public void myThreadMethod()
        {
            Console.WriteLine("myThreadMethod");
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            Thread thread2 = new Thread(new Program().myThreadMethod);
            thread2.Start();
        }
    }
}

    如果读者的方法很简单，或出去某种目的，也可以通过匿名委托或Lambda表达式来为Thread的构造方法赋值，代码如下：
Thread thread3 = new Thread(delegate() { Console.WriteLine("匿名委托"); });
thread3.Start();

Thread thread4 = new Thread(( ) => { Console.WriteLine("Lambda表达式"); });
thread4.Start();

    其中Lambda表达式前面的( )表示没有参数。

    为了区分不同的线程，还可以为Thread类的Name属性赋值，代码如下：


Thread thread5 = new Thread(() => { Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name); });
thread5.Name = "我的Lamdba";
thread5.Start();

    如果将上面thread1至thread5放到一起执行，由于系统对线程的调度不同，输出的结果是不定的，如图1是一种可能的输出结果。



                                                                 图1

二、 定义一个线程类


    我们可以将Thread类封装在一个MyThread类中，以使任何从MyThread继承的类都具有多线程能力。MyThread类的代码如下：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
namespace MyThread
{
   abstract class MyThread
    {
       Thread thread = null;

       abstract public void run();    

        public void start()
        {
            if (thread == null)
                thread = new Thread(run);
            thread.Start();
        }
    }
}

    可以用下面的代码来使用MyThread类。


class NewThread : MyThread
{
      override public void run()
      {
          Console.WriteLine("使用MyThread建立并运行线程");
      }
  }

  static void Main(string[] args)
  {

      NewThread nt = new NewThread();
      nt.start();
  }

     我们还可以利用MyThread来为线程传递任意复杂的参数。详细内容见下节。

三、     为线程传递参数

Thread类有一个带参数的委托类型的重载形式。这个委托的定义如下：

[ComVisibleAttribute(false)]

public delegate void ParameterizedThreadStart(Object obj)

这个Thread类的构造方法的定义如下：

 

public Thread(ParameterizedThreadStart start);

下面的代码使用了这个带参数的委托向线程传递一个字符串参数：
public static void myStaticParamThreadMethod(Object obj)
{
    Console.WriteLine(obj);
}

static void Main(string[] args)
{
      Thread thread = new Thread(myStaticParamThreadMethod);
      thread.Start("通过委托的参数传值");
}

要注意的是，如果使用的是不带参数的委托，不能使用带参数的Start方法运行线程，否则系统会抛出异常。但使用带参数的委托，可以使用thread.Start()来运行线程，这时所传递的参数值为null。

    也可以定义一个类来传递参数值，如下面的代码如下：
class MyData
{
    private String d1;
    private int d2;
    public MyData(String d1, int d2)
    {
          this.d1 = d1;
          this.d2 = d2;
    }
    public void threadMethod()
    {
          Console.WriteLine(d1);
          Console.WriteLine(d2);
    }
}

MyData myData = new MyData("abcd",1234);
Thread thread = new Thread(myData.threadMethod);
thread.Start();

    如果使用在第二节定义的MyThread类，传递参数会显示更简单，代码如下：
class NewThread : MyThread
{
    private String p1;
    private int p2;
    public NewThread(String p1, int p2)
    {
        this.p1 = p1;
        this.p2 = p2;
    }

    override public void run()
    {
        Console.WriteLine(p1);
        Console.WriteLine(p2);
    }
}

NewThread newThread = new NewThread("hello world", 4321);
newThread.start();

四、     前台和后台线程

    使用Thread建立的线程默认情况下是前台线程，在进程中，只要有一个前台线程未退出，进程就不会终止。主线程就是一个前台线程。而后台线程不管线程是否结束，只要所有的前台线程都退出（包括正常退出和异常退出）后，进程就会自动终止。一般后台线程用于处理时间较短的任务，如在一个Web服务器中可以利用后台线程来处理客户端发过来的请求信息。而前台线程一般用于处理需要长时间等待的任务，如在Web服务器中的监听客户端请求的程序，或是定时对某些系统资源进行扫描的程序。下面的代码演示了前台和后台线程的区别。
public static void myStaticThreadMethod()
{
    Thread.Sleep(3000);
}

Thread thread = new Thread(myStaticThreadMethod);
// thread.IsBackground = true;
thread.Start();

    如果运行上面的代码，程序会等待3秒后退出，如果将注释去掉，将thread设成后台线程，则程序会立即退出。

    要注意的是，必须在调用Start方法之前设置线程的类型，否则一但线程运行，将无法改变其类型。

    通过BeginXXX方法运行的线程都是后台线程。

五、   判断多个线程是否都结束的两种方法

确定所有线程是否都完成了工作的方法有很多，如可以采用类似于对象计数器的方法，所谓对象计数器，就是一个对象被引用一次，这个计数器就加1，销毁引用就减1，如果引用数为0，则垃圾搜集器就会对这些引用数为0的对象进行回收。

方法一：线程计数器

线程也可以采用计数器的方法，即为所有需要监视的线程设一个线程计数器，每开始一个线程，在线程的执行方法中为这个计数器加1，如果某个线程结束（在线程执行方法的最后为这个计数器减1），为这个计数器减1。然后再开始一个线程，按着一定的时间间隔来监视这个计数器，如是棕个计数器为0，说明所有的线程都结束了。当然，也可以不用这个监视线程，而在每一个工作线程的最后（在为计数器减1的代码的后面）来监视这个计数器，也就是说，每一个工作线程在退出之前，还要负责检测这个计数器。使用这种方法不要忘了同步这个计数器变量啊，否则会产生意想不到的后果。

方法二：使用Thread.join方法

join方法只有在线程结束时才继续执行下面的语句。可以对每一个线程调用它的join方法，但要注意，这个调用要在另一个线程里，而不要在主线程，否则程序会被阻塞的。

    个人感觉这种方法比较好。

    线程计数器方法演示：
    class ThreadCounter : MyThread
    {
        private static int count = 0;
        private int ms;
        private static void increment()
        {
            lock (typeof(ThreadCounter))  // 必须同步计数器
            {
                count++;
            }
        }
        private static void decrease()
        {
            lock (typeof(ThreadCounter))
            {
                count--;
            }
        }
        private static int getCount()
        {
            lock (typeof(ThreadCounter))
            {
                return count;
            }
        }
        public ThreadCounter(int ms)
        {
            this.ms = ms;
        }
        override public void run()
        {
            increment();
            Thread.Sleep(ms);
            Console.WriteLine(ms.ToString()+"毫秒任务结束");
            decrease();
            if (getCount() == 0)
                Console.WriteLine("所有任务结束");
        }
    }


ThreadCounter counter1 = new ThreadCounter(3000);
ThreadCounter counter2 = new ThreadCounter(5000);
ThreadCounter counter3 = new ThreadCounter(7000);

counter1.start();
counter2.start();
counter3.start();

    上面的代码虽然在大多数的时候可以正常工作，但却存在一个隐患，就是如果某个线程，假设是counter1，在运行后，由于某些原因，其他的线程并未运行，在这种情况下，在counter1运行完后，仍然可以显示出“所有任务结束”的提示信息，但是counter2和counter3还并未运行。为了消除这个隐患，可以将increment方法从run中移除，将其放到ThreadCounter的构造方法中，在这时，increment方法中的lock也可以去掉了。代码如：

        public ThreadCounter(int ms)
        {
            this.ms = ms;
            increment();
        }

    运行上面的程序后，将显示如图2的结果。



                                                                 图2

使用Thread.join方法演示


private static void threadMethod(Object obj)
{
    Thread.Sleep(Int32.Parse(obj.ToString()));
    Console.WriteLine(obj + "毫秒任务结束");
}
private static void joinAllThread(object obj)
{
    Thread[] threads = obj as Thread[];
    foreach (Thread t in threads)
        t.Join();
    Console.WriteLine("所有的线程结束");
}

static void Main(string[] args)
{
    Thread thread1 = new Thread(threadMethod);
    Thread thread2 = new Thread(threadMethod);
    Thread thread3 = new Thread(threadMethod);

     thread1.Start(3000);
     thread2.Start(5000);
     thread3.Start(7000);

     Thread joinThread = new Thread(joinAllThread);
     joinThread.Start(new Thread[] { thread1, thread2, thread3 });

}

    在运行上面的代码后，将会得到和图2同样的运行结果。上述两种方法都没有线程数的限制，当然，仍然会受到操作系统和硬件资源的限制。

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