C多線程機(jī)制413

1、CTGS-資料文件注：本文中出現(xiàn)的代碼均在 .net Framework RC3 環(huán)境中運(yùn)行通過(guò) 多線程的概念1操縱一個(gè)線程2 線程的同步和通訊 一一生產(chǎn)者和消費(fèi)者6 線程池和定時(shí)器 一一多線程的自動(dòng)管理13 互斥對(duì)象 更加靈活的同步方式19小結(jié)22多線程的概念Windows是一個(gè)多任務(wù)的系統(tǒng)，如果你使用的是windows2000及其以上版本，你可以通過(guò)任務(wù)管理器查看當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行的程序和進(jìn)程。什么是進(jìn)程呢？當(dāng)一個(gè)程序開始運(yùn)行時(shí)，它就是一個(gè)進(jìn)程，進(jìn)程所指包括運(yùn)行中的 程序和程序所使用到的內(nèi)存和系統(tǒng)資源。而一個(gè)進(jìn)程又是由多個(gè)線程所組成的，線程是程序中的一個(gè)執(zhí)行流，每 個(gè)線程都有自己的專有寄存器 (

2、棧指針、程序計(jì)數(shù)器等)，但代碼區(qū)是共享的，即不同的線程可以執(zhí)行同樣的函 數(shù)。多線程是指程序中包含多個(gè)執(zhí)行流，即在一個(gè)程序中可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)不同的線程來(lái)執(zhí)行不同的任務(wù)，也就 是說(shuō)允許單個(gè)程序創(chuàng)建多個(gè)并行執(zhí)行的線程來(lái)完成各自的任務(wù)。瀏覽器就是一個(gè)很好的多線程的例子，在瀏覽器中你可以在下載JAVA小應(yīng)用程序或圖象的同時(shí)滾動(dòng)頁(yè)面，在訪問(wèn)新頁(yè)面時(shí)，播放動(dòng)畫和聲音，打印文件等。多線程的好處在于可以提高CPU的利用率一一任何一個(gè)程序員都不希望自己的程序很多時(shí)候沒(méi)事可干，在多線程程序中，一個(gè)線程必須等待的時(shí)候，CPU可以運(yùn)行其它的線程而不是等待，這樣就大大提高了程序的效率。然而我們也必須認(rèn)識(shí)到線程本身可能影響

3、系統(tǒng)性能的不利方面，以正確使用線程：線程也是程序，所以線程需要占用內(nèi)存，線程越多占用內(nèi)存也越多多線程需要協(xié)調(diào)和管理，所以需要CPU進(jìn)度跟蹤線程線程之間對(duì)共享資源的訪問(wèn)會(huì)相互影響，必須解決競(jìng)用共享資源的問(wèn)題線程太多會(huì)導(dǎo)致控制太復(fù)雜，最終可能造成很多Bug基于以上認(rèn)識(shí)，我們可以一個(gè)比喻來(lái)加深理解。假設(shè)有一個(gè)公司，公司里有很多各司其職的職員，那么我們 可以認(rèn)為這個(gè)正常運(yùn)作的公司就是一個(gè)進(jìn)程，而公司里的職員就是線程。一個(gè)公司至少得有一個(gè)職員吧，同理， 一個(gè)進(jìn)程至少包含一個(gè)線程。在公司里，你可以一個(gè)職員干所有的事，但是效率很顯然是高不起來(lái)的，一我的公 司也不可能做大。一個(gè)程序中也可以只用一個(gè)線程去做事，

4、事實(shí)上，一些過(guò)時(shí)的語(yǔ)言如fortune,basic都是如此，但是象一我的公司一樣，效率很低，如果做大程序，效率更低一一事實(shí)上現(xiàn)在幾乎沒(méi)有單線程的商業(yè)軟件。公司的職員越多，老板就得發(fā)越多的薪水給他們，還得耗費(fèi)大量精力去管理他們，協(xié)調(diào)他們之間的矛盾和利益。 程序也是如此，線程越多耗費(fèi)的資源也越多，需要CPU進(jìn)度去跟蹤線程，還得解決諸如死鎖，同步等問(wèn)題。總之，如果你不想你的公司被稱為皮包公司”，你就得多幾個(gè)員工。如果你不想讓你的程序顯得稚氣，就在你的程序里引入多線程吧！本文將對(duì)C#編程中的多線程機(jī)制進(jìn)行探討，通過(guò)一些實(shí)例解決對(duì)線程的控制，多線程間通訊等問(wèn)題。為了省去創(chuàng)建GUI那些繁瑣的步驟，更清晰地

5、逼近線程的本質(zhì)，下面所有的程序都是控制臺(tái)程序，程序最后的 Console.ReadLine()是為了使程序中途停下來(lái)，以便看清楚執(zhí)行過(guò)程中的輸出。好了，廢話少說(shuō)，讓我們來(lái)體驗(yàn)一下多線程的C#吧！.CTGS-資料文件操縱一個(gè)線程 任何程序在執(zhí)行時(shí)，至少有一個(gè)主線程，下面這段小程序可以給讀者一個(gè)直觀的印 象:/SystemThread.csusing System;using System.Threadi ng;n amespace ThreadTestclass Run ItSTAThreadstatic void Main(string args)Thread.Curre ntThread.N

6、ame="System Thread"/給當(dāng)前線程起名為 "System Thread"Co nsole.WriteLi ne(Thread.Curre ntThread.Name+"'Status:"+Thread.Curre ntThread.ThreadState);Con sole.ReadL in e();編譯執(zhí)行后你看到了什么？是的，程序?qū)a(chǎn)生如下輸出：System Thread's Status:R unning在這里，我們通過(guò)Thread類的靜態(tài)屬性 CurrentThread獲取了當(dāng)前執(zhí)行的線程，對(duì)其

7、Name屬性賦值 System Thread ”，最后還輸出了它的當(dāng)前狀態(tài)( ThreadState )。所謂靜態(tài)屬性，就是這個(gè)類所有對(duì)象所公有的屬 性，不管你創(chuàng)建了多少個(gè)這個(gè)類的實(shí)例，但是類的靜態(tài)屬性在內(nèi)存中只有一個(gè)。很容易理解Curre ntThread為什么是靜態(tài)的一一雖然有多個(gè)線程同時(shí)存在，但是在某一個(gè)時(shí)刻，CPU只能執(zhí)行其中一個(gè)。就像上面程序所演示的，我們通過(guò)Thread類來(lái)創(chuàng)建和控制線程。注意到程序的頭部，我們使用了如下命名空間：.usin gSystem;usin gSystem.Thread ing;在.n et framework class library中，所有與多線程機(jī)

8、制應(yīng)用相關(guān)的類都是放在System.Threadi ng 命名空間中的。其中提供Thread類用于創(chuàng)建線程，ThreadPool類用于管理線程池等等，此外還提供解決了線程執(zhí)行安排， 死鎖，線程間通訊等實(shí)際問(wèn)題的機(jī)制。如果你想在你的應(yīng)用程序中使用多線程，就必須包含這個(gè)類。Thread類有幾個(gè)至關(guān)重要的方法，描述如下：. Start():啟動(dòng)線程 Sleep(int):靜態(tài)方法，暫停當(dāng)前線程指定的毫秒數(shù) Abort():通常使用該方法來(lái)終止一個(gè)線程 Suspend():該方法并不終止未完成的線程，它僅僅掛起線程，以后還可恢復(fù)。 Resume():恢復(fù)被Suspend()方法掛起的線程的執(zhí)行CTGS

9、-資料文件下面我們就動(dòng)手來(lái)創(chuàng)建一個(gè)線程，使用Thread類創(chuàng)建線程時(shí)，只需提供線程入口即可。線程入口使程序知道該讓這個(gè)線程干什么事，在C#中，線程入口是通過(guò)ThreadStart代理(delegate )來(lái)提供的，你可以把ThreadStart理解為一個(gè)函數(shù)指針，指向線程要執(zhí)行的函數(shù)，當(dāng)調(diào)用 Thread.Start()方法后，線程就開始執(zhí)行 ThreadStart 所代表或者說(shuō)指向的函數(shù)。打開你的VS.net ,新建一個(gè)控制臺(tái)應(yīng)用程序(ConsoleApplication )，下面這些代碼將讓你體味到完全控制一個(gè)線程的無(wú)窮樂(lè)趣！/ThreadTest.cs usin gSystem;usin

10、 gSystem.Threadi ng;n amespaceThreadTestpublicclassAlphapublicvoidBeta()while(true)C on sole.WriteLi ne("Alpha.Betaisru nningin itsow nthread.");publicclassSi mplepublicstatici ntMai n( )Co nsole.WriteLi ne("ThreadStart/Stop/Joi nSample");AlphaoAlpha=n ewAlpha();file:/ 這里創(chuàng)建一個(gè)線程，使

11、之執(zhí)行Alpha 類的 Beta()方法 ThreadoThread=newThread(newThreadStart(oAlpha.Beta);oThread.Start();while(!oThread.lsAlive);Thread.Sleep(1);oThread.Abort();oThread .J oi n( );Co nsole.WriteLi ne();Co nsole.WriteLi ne("Alpha.Betahasfi nished");tryCo nsole.WriteLi ne("TrytorestarttheAlpha.Betathre

12、ad"); oThread.Start();catch(ThreadStateExceptio n)Con sole.Write("ThreadStateExcepti ontryin gtorestartAlpha.Beta.");C on sole.WriteL in e("Expecteds in ceabortedthreadsca nno tberestarted.");C on sole.ReadL in e();retur nO;這段程序包含兩個(gè)類Alpha和Simple，在創(chuàng)建線程oThread時(shí)我們用指向 Alpha.Beta

13、()方法的初始化了 ThreadStart代理(delegate )對(duì)象，當(dāng)我們創(chuàng)建的線程oThread調(diào)用oThread.Start()方法啟動(dòng)時(shí)，實(shí)際上程序運(yùn)行的是 Alpha.Beta()方法：.AlphaoAlpha=n ewAlpha();ThreadoThread=n ewThread( newThreadStart(oAlpha.Beta);oThread.Start();然后在Main()函數(shù)的while循環(huán)中，我們使用靜態(tài)方法Thread.Sleep()讓主線程停了 1ms，這段進(jìn)度 CPU轉(zhuǎn)向執(zhí)行線程oThread。然后我們?cè)噲D用 Thread.Abort()方法終止線程o

14、Thread，注意后面的oThread.Join() ，Thr ead.Join()方法使主線程等待，直到oThread線程結(jié)束。你可以給Thread.Join()方法指定一個(gè)int型的參數(shù)作為等待的最長(zhǎng)進(jìn)度。之后，我們?cè)噲D用Thread.Start()方法重新啟動(dòng)線程 oThread，但是顯然Abort()方法帶來(lái)的后果是不可恢復(fù)的終止線程，所以最后程序會(huì)拋出ThreadStateExcepti on異常。程序最后得到的結(jié)果將如下F: Wisual Studio Proj ectsConsoleAppl讓at專'Thr亡玄(0話土. ezeAlpha.Betaisrunnimgini

15、tsnunthread_Hlpha.Betaispum nlnginitsownthreadAlpha.Betaisrunninginitsoirnthread.Alpha.Betaisrunnimginitsownthread-Hlpha.BetaismirminginitsownthreadAlpha.Betaisrunninginitsomnthread-Alpha.Betaisrunnimginitsownthread.isrunninginitsounthreadHlpha.Betaisrunninginitsovunthread.Alpha.BetaisrunninginitsDu

16、nthread.nipha.BetaisrunninginitsownthreadHlpha.Betaisrunn inginitsovunthread.Alpha.Betaisrunninginitsownthread.Alpha.BetaisFunninginitsownthreadHlpha.Betaisrunninginitsowinthread.Alpha.Betais；runnimginitsownthread.Alpha.BetaisFunninginitsownthread.Hlpha.Betaisrunninginitsouinthread.Alpha.Betaisrunni

17、niginitsownthread.Jiast finlshndFry to restart the Alpha.Beta threadThreadStateException trying Co restart AlphaExpected since aborted thread s cannot be pestarted.圖:在這里我們要注意的是其它線程都是依附于Main()函數(shù)所在的線程的，Main()函數(shù)是C#程序的入口，起始線程可以稱之為主線程，如果所有的前臺(tái)線程都停止了，那么主線程可以終止，而所有的后臺(tái)線程都將無(wú)條件終止。而所有的線程雖然在微觀上是串行執(zhí)行的，但是在宏觀上你完全可以

18、認(rèn)為它們?cè)诓⑿袌?zhí)行。CTGS-資料文件讀者一定注意到了Thread.ThreadState 這個(gè)屬性，這個(gè)屬性代表了線程運(yùn)行時(shí)狀態(tài)，在不同的情況下有不同的值，于是我們有時(shí)候可以通過(guò)對(duì)該值的判斷來(lái)設(shè)計(jì)程序進(jìn)程安排。ThreadState在各種情況下的可能取值如下：.« Aborted :線程已停止* AbortRequested :線程的Thread.Abort()方法已被調(diào)用，但是線程還未停止« Background :線程在后臺(tái)執(zhí)行，與屬性 Thread.lsBackground 有關(guān)« Running :線程正在正常運(yùn)行« Stopped :線程已經(jīng)

19、被停止« StopRequested :線程正在被要求停止* Suspended :線程已經(jīng)被掛起(此狀態(tài)下，可以通過(guò)調(diào)用Resume()方法重新運(yùn)行)« SuspendRequested :線程正在要求被掛起，但是未來(lái)得及響應(yīng)« Un started :未調(diào)用Thread.Start()開始線程的運(yùn)行« WaitSleepJoin :線程因?yàn)檎{(diào)用了Wait(),Sleep()或Join()等方法處于封鎖狀態(tài)上面提到了 Background狀態(tài)表示該線程在后臺(tái)運(yùn)行，那么后臺(tái)運(yùn)行的線程有什么特別的地方呢？其實(shí)后臺(tái)線程跟前臺(tái)線程只有一個(gè)區(qū)別，那就是后臺(tái)線程不

20、妨礙程序的終止。一旦一個(gè)進(jìn)程所有的前臺(tái)線程都終止后，CLR (通用語(yǔ)言運(yùn)行環(huán)境)將通過(guò)調(diào)用任意一個(gè)存活中的后臺(tái)進(jìn)程的Abort()方法來(lái)徹底終止進(jìn)程。當(dāng)線程之間爭(zhēng)奪CPU進(jìn)度時(shí)，CPU按照是線程的優(yōu)先級(jí)給予服務(wù)的。在C#應(yīng)用程序中，用戶可以設(shè)定 5個(gè)不同的優(yōu)先級(jí)，由高到低分別是 Highest，AboveNormal ， Normal， BelowNormal ，Lowest，在創(chuàng)建線程時(shí)如果不指定優(yōu)先級(jí)， 那么系統(tǒng)默認(rèn)為 ThreadPriority.Normal 。給一個(gè)線程指定優(yōu)先級(jí)，我們可以使用如下代碼：/ 設(shè)定優(yōu)先級(jí)為最低myThread.Priority=ThreadPriorit

21、 y. Lowest;通過(guò)設(shè)定線程的優(yōu)先級(jí)，我們可以安排一些相對(duì)重要的線程優(yōu)先執(zhí)行，例如對(duì)用戶的響應(yīng)等等?，F(xiàn)在我們對(duì)怎樣創(chuàng)建和控制一個(gè)線程已經(jīng)有了一個(gè)初步的了解，下面我們將深入研究線程實(shí)現(xiàn)中比較典型的 的問(wèn)題，并且探討其解決方法。.線程的同步和通訊 一一生產(chǎn)者和消費(fèi)者假設(shè)這樣一種情況，兩個(gè)線程同時(shí)維護(hù)一個(gè)隊(duì)列，如果一個(gè)線程對(duì)隊(duì)列中添加元素，而另外一個(gè)線程從隊(duì)列中 取用元素，那么我們稱添加元素的線程為生產(chǎn)者，稱取用元素的線程為消費(fèi)者。生產(chǎn)者與消費(fèi)者問(wèn)題看起來(lái)很簡(jiǎn) 單，但是卻是多線程應(yīng)用中一個(gè)必須解決的問(wèn)題，它涉及到線程之間的同步和通訊問(wèn)題。前面說(shuō)過(guò)，每個(gè)線程都有自己的資源，但是代碼區(qū)是共享的，即

22、每個(gè)線程都可以執(zhí)行相同的函數(shù)。但是多線程環(huán)境下，可能帶來(lái)的 問(wèn)題就是幾個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行一個(gè)函數(shù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的混亂，產(chǎn)生不可預(yù)料的結(jié)果，因此我們必須避免這種情況的發(fā) 生。C#提供了一個(gè)關(guān)鍵字lock，它可以把一段代碼定義為互斥段( criticalsection )，互斥段在一個(gè)時(shí)刻內(nèi)只允 許一個(gè)線程進(jìn)入執(zhí)行，而其他線程必須等待。在C#中，關(guān)鍵字lock定義如下：.lock(expressi on) stateme nt_blockexpression代表你希望跟蹤的對(duì)象，通常是對(duì)象引用。一般地，如果你想保護(hù)一個(gè)類的實(shí)例，你可以使用this。如果你希望保護(hù)一個(gè)靜態(tài)變量(如互斥代碼段在一個(gè)靜態(tài)方法內(nèi)部

23、)，一般使用類名就可以了。而stateme nt_blCTGS-資料文件ock就是互斥段的代碼，這段代碼在一個(gè)時(shí)刻內(nèi)只可能被一個(gè)線程執(zhí)行。下面是一個(gè)使用lock關(guān)鍵字的典型例子，我將在注釋里向大家說(shuō)明lock關(guān)鍵字的用法和用途：/lock.csusin gSystem;usin gSystem.Threadi ng;in ternalclassAcco untin tbala nce;Ra ndomr=n ewRa ndom();i ntern alAcco un t(i ntin itial)bala nce=i nitial;i nternali ntWithdraw(i ntamou n

24、t)if(bala nee<0) file:/ 如果 balanee 小于 0 則拋出異常 thrownewException("NegativeBalanee");/ 下面的代碼保證在當(dāng)前線程修改balanee的值完成之前/不會(huì)有其他線程也執(zhí)行這段代碼來(lái)修改balanee的值 /因此，balanee 的值是不可能小于0 的 lock(this)Console.WriteLine("CurrentThread:"+Thread.CurrentThread.Name);file:/如果沒(méi)有l(wèi)ock關(guān)鍵字的保護(hù)，那么可能在執(zhí)行完if的條件判斷之后fil

25、e:/另外一個(gè)線程卻執(zhí)行了 balance=balance-amount修改了 balanee的值file:/而這個(gè)修改對(duì)這個(gè)線程是不可見的，所以可能導(dǎo)致這時(shí)if的條件已經(jīng)不成立了file:/但是，這個(gè)線程卻繼續(xù)執(zhí)行balance=balance-amount，所以導(dǎo)致balanee可能小于0f(bala nce>=am oun t)Thread.Sleep(5);bala nce=bala nce-am ount;retur namoun t;elseretur n0;/tra nsactio nrejectedin ternalvoidDoTra nsactio ns()for(i

26、nti=0;i<100;i+)Withdraw(r.Next(-50,100); intern alclassTeststatici ntern alThreadthreads=n ewThread10;publicstaticvoidMa in()Acco un tacc =n ewAcco un t(0);for(i nti=0;i<10;i+)Threadt =n ewThread( newThreadStart(acc.DoTran sact ion s);threadsi=t; for(i nti=0;i<10;i+)threadsi.Name=i.ToStri n

27、g();for(i nti=0;i<10;i+)threadsi.Start();Co nsole.ReadLi ne();而多線程公用一個(gè)對(duì)象時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)和公用代碼類似的問(wèn)題，這種問(wèn)題就不應(yīng)該使用lock關(guān)鍵字了，這里需要用到System.Threading中的一個(gè)類 Monitor，我們可以稱之為監(jiān)視器，Monitor提供了使線程共享資源的技術(shù)指導(dǎo)文件。Monitor類可以鎖定一個(gè)對(duì)象，一個(gè)線程只有得到這把鎖才可以對(duì)該對(duì)象進(jìn)行制作。對(duì)象鎖機(jī)制保證了在可能引起混亂的情況下一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)線程可以訪問(wèn)這個(gè)對(duì)象。Monitor必須和一個(gè)具體的對(duì)象相關(guān)聯(lián)，但是由于它是一個(gè)靜態(tài)的類，所以不能使

28、用它來(lái)定義對(duì)象，而且它的所有方法都是靜態(tài)的，不能使用對(duì)象 來(lái)引用。下面代碼說(shuō)明了使用Monitor鎖定一個(gè)對(duì)象的情形：QueueoQueue=n ewQueue(); Mon itor.E nter(oQueue);/現(xiàn)在oQueue對(duì)象只能被當(dāng)前線程操縱了Mo nitor.Exit(oQueue);/ 釋放鎖如上所示，當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用Monitor.Enter()方法鎖定一個(gè)對(duì)象時(shí)，這個(gè)對(duì)象就歸它所有了，其它線程想要訪問(wèn)這個(gè)對(duì)象，只有等待它使用Monitor.Exit()方法釋放鎖。為了保證線程最終都能釋放鎖，你可以把Monitor.Exit()方法寫在try-catch-fi nally 結(jié)

29、構(gòu)中的fin ally代碼塊里。對(duì)于任何一個(gè)被Mo nitor鎖定的對(duì)象，內(nèi)存中都保存著與它相關(guān)的一些信息，其一是現(xiàn)在持有鎖的線程的引用，其二是一個(gè)預(yù)備隊(duì)列，隊(duì)列中保存了已經(jīng)準(zhǔn)備好獲取鎖的 線程，其三是一個(gè)等待隊(duì)列，隊(duì)列中保存著當(dāng)前正在等待這個(gè)對(duì)象狀態(tài)改變的隊(duì)列的引用。當(dāng)擁有對(duì)象鎖的線程 準(zhǔn)備釋放鎖時(shí)，它使用Monitor.Pulse()方法通知等待隊(duì)列中的第一個(gè)線程，于是該線程被轉(zhuǎn)移到預(yù)備隊(duì)列中，當(dāng)對(duì)象鎖被釋放時(shí)，在預(yù)備隊(duì)列中的線程可以立即獲得對(duì)象鎖。下面是一個(gè)展示如何使用lock關(guān)鍵字和Monitor類來(lái)實(shí)現(xiàn)線程的同步和通訊的例子，也是一個(gè)典型的生產(chǎn)者與消費(fèi)者問(wèn)題。這個(gè)例程中，生產(chǎn)者線程和

30、消費(fèi) 者線程是交替進(jìn)行的，生產(chǎn)者寫入一個(gè)數(shù)，消費(fèi)者立即讀取并且顯示，我將在注釋中推薦該程序的精要所在。用 到的系統(tǒng)命名空間如下：usin gSystem; usin gSystem.Thread ing;CTGS-資料文件第一步，我們定義一個(gè)被制作的對(duì)象的類Cell，在這個(gè)類里，有兩個(gè)方法：ReadFromCell()和WriteToCell。消費(fèi)者線程將調(diào)用 ReadFromCell()讀取cellContents的內(nèi)容并且顯示出來(lái)，生產(chǎn)者進(jìn)程將調(diào)用WriteToCell()方法向cellContents 寫入數(shù)據(jù)。.publicclassCellintcellContents;/Cell對(duì)

31、象里邊的內(nèi)容 boolreaderFlag=false;狀態(tài)標(biāo)志，為 true 時(shí)可以讀取，為false則正在寫入publicintReadFromCell()lock(this)/Lock關(guān)鍵字保證了什么，請(qǐng)大家看前面對(duì)lock 的推薦if(!readerFlag) 如果現(xiàn)在不可讀取 try file:/ 等待 WriteToCell 方法中調(diào)用 Monitor.Pulse()方法 Monitor.Wait(this); catch(SynchronizationLockExceptione)Console.WriteLine(e);catch(ThreadI nterruptedExcep

32、ti one)Con sole.WriteL in e(e);C on sole.WriteL in e("C on sume:O",cellContents);readerFlag=false;file:/重置 readerFlag 標(biāo)志，表示消費(fèi)行為已經(jīng)完成Monitor.Pulse(this);file:通知WriteToCell()方法(該方法在另外一個(gè)線程中執(zhí)行，等待中)returncellContents;publicvoidWriteToCell(i ntn)lock(this) if(readerFlag) try Mo nitor.Wait(this);c

33、atch(Sy nchroni zati on LockExceptione)file:/當(dāng)同步方法(指 Monitor類除Enter之外的方法)在非同步的代碼區(qū)被調(diào)用Console.WriteLine(e);catch(ThreadInterruptedExcepti。ne)file:/ 當(dāng)線程在等待狀態(tài)的時(shí)候中止Console.WriteLine(e);cellCo nte nts=n;Co nsole.WriteLi ne("Produce:0",cellCo nte nts) ;readerFlag=true;Mo nitor.Pulse(this);file:/通

34、知另外一個(gè)線程中正在等待的ReadFromCell()方法 下面定義生產(chǎn)者 CellProd和消費(fèi)者類 CellCons,它們都只有一個(gè)方法ThreadRun()，以便在 Main()函數(shù)中提供給線程的ThreadStart代理對(duì)象，作為線程的入口。publicclassCellProd Cellcell;/ 被制作的 Cell 對(duì)象 intquantity=1;生產(chǎn)者生產(chǎn)次數(shù)，初始化為IpublicCelProd(Cellbox,intrequest)/ 構(gòu)造函數(shù)cell=box;quantity=request;publicvoidThreadRun()for(intlooper=1;lo

35、oper<=qua ntity;looper+)cell.WriteToCell(looper);file:生產(chǎn)者向制作對(duì)象寫入信息 publicclassCellC onsCellcell;i ntqua ntity=1;publicCellC on s(Cellbox,i ntrequest)cell=box; qua ntity=request;publicvoidThreadR un()in tvalRetur ned;for(i ntlooper=1;looper<=qua ntity;looper+)valRetur ned=cell.ReadFromCell();消費(fèi)

36、者從制作對(duì)象中讀取信息然后在下面這個(gè)類 MonitorSample的Main()函數(shù)中我們要做的就是創(chuàng)建兩個(gè)線程分別作為生產(chǎn)者和消費(fèi)者，使 用 CellProd.ThreadRun()方法和 CellCons.ThreadRun()方法對(duì)同一個(gè) Cell 對(duì)象進(jìn)行制作。publicclassM on itorSamplepublicstaticvoidMa in( Stri ngargs)in tresult=O;file:個(gè)標(biāo)志位，如果是 0表示程序沒(méi)有出錯(cuò)，如果是 1表明有不對(duì)發(fā)生Cellcell=newCell(); /下面使用cell初始化CellProd和CellCons兩個(gè)類，生產(chǎn)

37、和消費(fèi)次數(shù)均為20次 CellProdprod=newCellProd(cell,20);CellCo nscons=n ewCellCo ns(cell,20);Threadproducer= newThread( newThreadStart(prod.ThreadR un);Threadc on sumer =n ewThread( newThreadStart(c on s.ThreadRun);/生產(chǎn)者線程和消費(fèi)者線程都已經(jīng)被創(chuàng)建，但是沒(méi)有開始執(zhí)行try producer.Start();c on sumer.Start();producer.J oin( );c on sumer.

38、J oin( );C on sole.ReadL in e(); catch(ThreadStateExceptione)file:/當(dāng)線程因?yàn)樗帬顟B(tài)的原因而不能執(zhí)行被請(qǐng)求的制作Console.WriteLin e(e);result=1;catch (Thread In terruptedExceptio n e)file:/當(dāng)線程在等待狀態(tài)的時(shí)候中止Con sole.WriteL in e(e);result = 1;/盡管Main()函數(shù)沒(méi)有返回值，但下面這條語(yǔ)句可以向父進(jìn)程返回執(zhí)行結(jié)果En viro nmen t.ExitCode = result;大家可以看到，在上面的例程中，同步

39、是通過(guò)等待Monitor.Pulse()來(lái)完成的。第一步生產(chǎn)者生產(chǎn)了一個(gè)值，而同一時(shí)刻消費(fèi)者處于等待狀態(tài)，直到收到生產(chǎn)者的脈沖(Pulse) ”通知它生產(chǎn)已經(jīng)完成，此后消費(fèi)者進(jìn)入消費(fèi)狀態(tài)，而生產(chǎn)者開始等待消費(fèi)者完成制作后將調(diào)用Monitor.Pulese()發(fā)出的 脈沖”。它的執(zhí)行結(jié)果很簡(jiǎn)單：Produce:1Con sume:1Produce:2Con sume:2Produce:3Con sume:3.Produce:20Con sume:20事實(shí)上，這個(gè)簡(jiǎn)單的例子已經(jīng)幫助我們解決了多線程應(yīng)用程序中可能出現(xiàn)的大問(wèn)題，只要領(lǐng)悟了解決線程間 沖突的基本方法，很容易把它應(yīng)用到比較復(fù)雜的程序中去。

40、.線程池和定時(shí)器 一一多線程的自動(dòng)管理在多線程的程序中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)兩種情況。一種情況下，應(yīng)用程序中的線程把大部分的進(jìn)度花費(fèi)在等待狀 態(tài)，等待某個(gè)事件發(fā)生，然后才能給予響應(yīng)。而另外一種情況則是線程平常都處于休眠狀態(tài)，只是周期性地被喚 醒。在.netframework 里邊，我們使用ThreadPool來(lái)對(duì)付第一種情況，使用Timer來(lái)對(duì)付第二種情況。ThreadPool類提供一個(gè)由系統(tǒng)維護(hù)的線程池一一可以看作一個(gè)線程的容器，該容器需要Windows2000以上版本的系統(tǒng)支持，因?yàn)槠渲心承┓椒ㄕ{(diào)用了只有高版本的 Win dows才有的API函數(shù)。你可以使用 ThreadPool.QueueUser

41、Workltem()方法將線程安放在線程池里，該方法的原型如下：/將一個(gè)線程放進(jìn)線程池，該線程的 Start() 方法將調(diào)用 WaitCallback 代理對(duì)象代表的函數(shù)publicstaticboolQueueUserWorkltem(WaitCallback);/ 重載 的方法如下，參數(shù) object 將傳遞給WaitCallback 所代表的方法publicstaticboolQueueUserWorkltem(WaitCallback,object);要注意的是，ThreadPool類也是一個(gè)靜態(tài)類，你不能也不必要生成它的對(duì)象，而且一旦使用該方法在線程池中添加了一個(gè)項(xiàng) 目，那么該項(xiàng)目將

42、是沒(méi)有辦法取消的。在這里你無(wú)需自己建立線程，只需把你要做的工作寫成函數(shù)，然后作為參 數(shù)傳遞給 ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法就行了，傳遞的方法就是依靠WaitCallback代理對(duì)象，而線程CTGS-資料文件的建立、管理、運(yùn)行等等工作都是由系統(tǒng)自動(dòng)完成的，你無(wú)須考慮那些復(fù)雜的細(xì)節(jié)問(wèn)題，線程池的優(yōu)點(diǎn)也就在這 里體現(xiàn)出來(lái)了，就好像你是公司老板一一只需要安排工作，而不必親自動(dòng)手。.下面的例程演示了 ThreadPool的用法。第一步程序創(chuàng)建了一個(gè)ManualResetEvent對(duì)象，該對(duì)象就像一個(gè)信號(hào)燈，可以利用它的信號(hào)來(lái)通知其它線程，本例中當(dāng)線程池中所有線程工作都

43、完成以后，ManualResetEvent的對(duì)象將被設(shè)置為有信號(hào)，從而通知主線程繼續(xù)運(yùn)行。它有幾個(gè)重要的方法：Reset()， Set()，Wait On e()。初始化該對(duì)象時(shí)，用戶可以指定其默認(rèn)的狀態(tài)(有信號(hào)/無(wú)信號(hào))，在初始化以后，該對(duì)象將保持原來(lái)的狀態(tài)不變直到它的Reset()或者Set()方法被調(diào)用，Reset()方法將其設(shè)置為無(wú)信號(hào)狀態(tài)，Set()方法將其設(shè)置為有信號(hào)狀態(tài)。WaitOne()方法使當(dāng)前線程掛起直到ManualResetEvent對(duì)象處于有信號(hào)狀態(tài)，此時(shí)該線程將被激活。然后，程序?qū)⑾蚓€程池中添加工作項(xiàng)，這些以函數(shù)形式提供的工作項(xiàng)被系統(tǒng)用來(lái)初始化自動(dòng)建立的線程。當(dāng)所有的

44、線程都運(yùn)行完了以后，Ma nualResetEve nt.Set() 方法被調(diào)用，因?yàn)檎{(diào)用了Ma nualResetEve nt.Wait On e()方法而處在等待狀態(tài)的主線程將接收到這個(gè)信號(hào)，于是它接著往下執(zhí)行，完成后邊的工作。.using System;using System.Collect ions;using System.Thread ing;/這是用來(lái)保存信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將作為參數(shù)被傳遞public class SomeStatepublic int Cookie;public SomeState(i nt iCookie)Cookie = iCookie;public cla

45、ss Alphapublic Hashtable HashCo unt;public Manu alResetEve nt eve ntX;public static int iCo unt = 0;public static int iMaxCo unt = 0;public Alpha( int MaxCou nt)HashCou nt = new Hashtable(MaxCou nt);iMaxCou nt = MaxCou nt;file:/線程池里的線程將調(diào)用Beta()方法public void Beta(Object state)/輸出當(dāng)前線程的 hash編碼值和Cookie的

46、值Console.WriteLine(" 0 1 :", Thread.CurrentThread.GetHashCode(), (SomeState)state).Cookie);Console.WriteLine("HashCount.Count=0, Thread.CurrentThread.GetHashCode()=1", HashCount.Count, Thread.CurrentThread.GetHashCode();lock (HashCou nt)file:/如果當(dāng)前的Hash表中沒(méi)有當(dāng)前線程的Hash值，則添加之if (!Hash

47、Cou nt.Co nta in sKey(Thread.Curre ntThread.GetHashCode()HashCou nt.Add (Thread.Curre ntThread.GetHashCode(), 0);HashCou ntThread.Curre ntThread.GetHashCode()=(i nt)HashCou ntThread.Curre ntThread.GetHashCode()+1;int iX = 2000;Thread.Sleep(iX);/In terlocked.I ncreme nt()制作是一個(gè)原子制作，具體請(qǐng)看下面說(shuō)明In terlocke

48、d .In creme nt(ref iCo un t);if (iCou nt = iMaxCou nt)Con sole.WriteLi ne();Console.WriteLine("Setting eventX "); even tX.Set();public class SimplePoolpublic static int Main(string args)Con sole.WriteL in e("Thread Pool Sample:");bool W2K = false;int MaxCount = 10;/允許線程池中運(yùn)仃取多10個(gè)線

49、程/新建ManualResetEvent對(duì)象并且初始化為無(wú)信號(hào)狀態(tài)Manu alResetEve nt eve ntX = new Manu alResetEve nt(false);Co nsole.WriteLi ne("Queui ng 0 items to Thread Pool", MaxCou nt);Alpha oAlpha = new Alpha(MaxCou nt); file:/創(chuàng)建工作項(xiàng)/注意初始化 oAlpha對(duì)象的eventX屬性oAlpha.eve ntX = eventX;Con sole.WriteLi ne("Queue to T

50、hread Pool 0"); tryfile:/將工作項(xiàng)裝入線程池file:/這里要用到Windows 2000 以上版本才有的 API，所以可能出現(xiàn) NotSupportException 異常 ThreadPool.QueueUserWorkltem( new WaitCallback(oAlpha.Beta), new SomeState(0);W2K = true;catch (NotSupportedExcepti on)Con sole.WriteLi ne("These API's may fail whe n called on a non-Win

51、 dows 2000 system."); W2K = false;if (W2K)/如果當(dāng)前系統(tǒng)支持 ThreadPool的方法.for (int iltem=1;iltem < MaxCount;iltem+) 插入隊(duì)列兀素Co nsole.WriteLi ne("Queue to Thread Pool 0", iItem);ThreadPool.QueueUserWorkItem( new WaitCallback(oAlpha.Beta), new SomeState(iItem);Co nsole.WriteL in e("Wait i

52、ng for Thread Pool to drai n");file:/等待事件的完成，即線程調(diào)用ManualResetEvent.Set()方法eventX. Wait On e(Timeout.I nfini te,true);file:/WaitOne()方法使調(diào)用它的線程等待直到eventX.Set()方法被調(diào)用Con sole.WriteL in e("Thread Pool has bee n dra ined (Eve nt fired)");Con sole.WriteLi ne();Con sole.WriteL in e("Load

53、 across threads"); foreach(object o in oAlpha.HashCo un t.Keys)Console.WriteLine("0 1", o, oAlpha.HashCounto); Con sole.ReadL in e(); return 0;程序中有些小地方應(yīng)該引起我們的注意。SomeState類是一個(gè)保存信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在上面的程序中，它作為參數(shù)被傳遞給每一個(gè)線程，你很容易就能理解這個(gè)，因?yàn)槟阈枰岩恍┯杏玫男畔⒎庋b起來(lái)提供給線程，而這 種方式是非常有效的。程序出現(xiàn)的InterLocked類也是專為多線程程序而存在的，

54、它提供了一些有用的原子制作，所謂原子制作就是在多線程程序中，如果這個(gè)線程調(diào)用這個(gè)制作修改一個(gè)變量，那么其他線程就不能修改這 個(gè)變量了，這跟lock關(guān)鍵字在本質(zhì)上是一樣的。我們應(yīng)該徹底地分析上面的程序，把握住線程池的本質(zhì)，理解它存在的意義是什么，這樣我們才能得心應(yīng)手 地使用它。下面是該程序的輸出結(jié)果：.ThreadPoolSample:Queui ng10itemstoThreadPoolQueuetoThreadPoolO QueuetoThreadPool1. QueuetoThreadPool9Wait in gforThreadPooltodrai n980:HashCou nt.Cou

55、 nt=0,Thread.Curre ntThread.GetHashCode()=981001:HashCou nt.Cou nt=1,Thread.Curre ntThread.GetHashCode()=100982:.Sett in geve ntXThreadPoolhasbee ndrai ned(Eve ntfired)Loadacrossthreads 101210039841021與ThreadPool類不同，Timer類的作用是設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)執(zhí)行用戶指定的函數(shù)，而這個(gè)函數(shù)的傳遞 是靠另外一個(gè)代理對(duì)象TimerCallback，它必須在創(chuàng)建 Timer對(duì)象時(shí)就指定，并且

56、不能更改。定時(shí)器啟動(dòng)后，系統(tǒng)將自動(dòng)建立一個(gè)新的線程，并且在這個(gè)線程里執(zhí)行用戶指定的函數(shù)。下面的語(yǔ)句初始化了一個(gè)Timer對(duì)象：.Timertimer= newTimer(timerDelegate,s,1000,1000);第一個(gè)參數(shù)指定了 TimerCallback代理對(duì)象。第二個(gè)參數(shù)的意義跟上面提到的WaitCallback代理對(duì)象的一樣，作為一個(gè)傳遞數(shù)據(jù)的對(duì)象傳遞給要調(diào)用的方法。第三個(gè)參數(shù)是延遲進(jìn)度一一計(jì)時(shí)開始的時(shí)刻距現(xiàn)在的進(jìn)度，單位是毫秒。第四個(gè)參數(shù)是定時(shí)器的進(jìn)度間隔一一計(jì)時(shí)開始以后，每隔這么長(zhǎng)的一段進(jìn)度，TimerCallback所代表的方法將被調(diào)用一次，單位也是毫秒。這句話的意思就是將定時(shí)器的延遲進(jìn)度和進(jìn)度間隔都設(shè)為1秒鐘。定時(shí)器的設(shè)置是可以改變的，只要調(diào)用Timer.Change()方法，這是一個(gè)參數(shù)類型重載的方法，一般使用的