[C#网络应用编程]2、对线程的管理

在System.Threading命名空间下，有一个Thread类，用于对线程进行管理，如创建线程、启动线程、终止线程、合并线程、让线程休眠等

 Thread类 (假设Thread firTh = new 线程实例)

 firTh.IsBackground 返回一个bool值，判断或设置是否属于后台线程

默认情况下，属于托管线程池的线程（即IsThreadPoolThread为true）都属于后台线程，而通过创建并启动新的Thread对象生成的都属于前台线程。

如果使用一个线程监视某些活动（如Socket），可以将IsBackground设置为true，以遍该线程不会影响进程终止。

1、启动线程

Thread t1 = new Thread(方法名); //创建一个线程，该线程通过委托执行指定的方法，从.net2.0开始可以这么写，否则需要加ThreadStart

如果该方法带有参数，可以在启动时传递：
t1.Start(); //无参

t1.Start("I'm param"); //有参数

参数只能有一个，只能是object类型，如果希望传递多个，可以把所有参数封装到一个类，再传该类的实例。

2、终止线程

有两种方法，第一种是事先设置一个bool值，在其他线程修改这个bool值表示是否需要终止，在该线程中循环判断该布尔值,以确定是否需要退出该线程。

第二种是调用Abort()方法，该方法的最终效果是强行终止该线程。但线程实际上不一定会立即结束，因为系统在结束线程前要进行代码清理工作，这需要一定的时间，因此在调用Abort()方法后，如果自动清理工作还未结束，可能会出现类似于死机的假死现象。为了解决这个问题，可以在主线程中调用Join()方法，并在Join方法中指定主线程等待子线程结束的等待时间。

推荐第一种方法，实际工作中也是一般使用第一种方法。

3、暂停线程

Thread.Sleep(int 毫秒) 该方法为静态方法

4、合并线程

t1.Join(); 

如果线程t1需要在线程t2执行结束才继续执行，可以在t1中调用t2.Join(),但是如果t2一直不执行完，那么t1也无法执行，因此可以给Join加一个参数：

t1.Join(1000); 这样t1至多只会等待1000毫秒，然后无论t2是否结束，都继续往下执行。

在一个线程中访问由另一个线程创建的控件

直接访问会报异常：从不是创建控件的线程访问它。 现在有两种办法可以实现这个功能：

第一种是使用委托和事件完成。

第二种是利用BackroundWorker组件实现。

1. 委托

首先在类里面定义一个委托

然后在需要用到的地方实例化委托

通过控件的InvokeRequired判断该控件是否属于该线程，并使用委托或者直接调用需要的方法：

public partial class Form1 : Form
 {
        delegate void ToAddSth(string item);  //在类中定义委托

        ...

        private void AddMessage(string item)
        {            
            ToAddSth myDele = new ToAddSth(AddMessage); //实例化委托
            if(TextBox1.InvokeRequired)   //根据控件的InvokeRequired判断是否需要委托
            {
                 TextBox1.Invoke(myDele,item);  //利用委托
            }
            else
            {
                 TextBox1.Items.Add(item);  //直接调用
            }
        }
 } 

 2.BackgroundWorker

这个控件被实例化后，一般会用到其两个属性和三个方法：

bw1.WorkerReportsProgress = true; //设置能否报告进度更新

bw1.WorkerSupportsCancellation = true; //设置是否支持异步取消

bw1.DoWork += SayHello; //异步执行的事件，可用bw1.RunWorkerAsync() 方法启动该事件

bw1.ProgressChanged += ShowTime; //显示最新数据到窗体上的事件，可用bw1.ReportProgress(0, object) 方法调用该事件

bw1.RunWorkerCompleted += GameOver; //停止DoWork事件时 发生的事件。用bw1.CancelAsync() 调用该事件

        BackgroundWorker backgroundWorker1;
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            backgroundWorker1 = new BackgroundWorker();
            backgroundWorker1.WorkerReportsProgress = true;
            backgroundWorker1.WorkerSupportsCancellation = true;
            backgroundWorker1.DoWork += background1_DoWork;
            backgroundWorker1.ProgressChanged += background1_ProcessChanged;
            backgroundWorker1.RunWorkerCompleted += background1_RunWorkerCompleted;
            button2.Enabled = false;
        }
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            richTextBox1.Text = "开始产生10000以内的随机数…
";
            button1.Enabled = false;
            button2.Enabled = true;
            backgroundWorker1.RunWorkerAsync();
        }
        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            backgroundWorker1.CancelAsync();
            button1.Enabled = true;
            button2.Enabled = false;
        }
        private void background1_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
        {
            Random r=new Random();
            BackgroundWorker bgw1 = sender as BackgroundWorker;
            int numCount = 0;
            while (!bgw1.CancellationPending)
            {
                int num = r.Next(10000);
                if (num % 5 == 0)
                {
                    numCount++;
                }
                bgw1.ReportProgress(0, num);
                Thread.Sleep(100);
            }
            e.Result = numCount;
        }
        private void background1_ProcessChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
        {
            int num = (int)e.UserState;
            richTextBox1.Text += num + " ";
        }
        private void background1_RunWorkerCompleted(object sender, RunWorkerCompletedEventArgs e)
        {
            if (e.Error == null)
            {
                richTextBox1.Text += "
操作停止，共产生 " + e.Result + " 个能被5整除的数!";
            }
            else
            {
                richTextBox1.Text += "
操作错误：" + e.Error;
            }
        }

volatile修饰符

volatile修饰符表示所声明的字段可以被多个并发执行的线程修改。如果某个字段声明包含volatile，则该字段将不再被编译器所优化，这样确保它在任何时间呈现的都是最新值。

对于多个线程访问的字段，而且该字段没有用lock语句对访问进行序列化，则应该用volatile进行声明。

volatile修饰符只能包含在类或结构的声明中，不能将局部变量声明为volatile。

  class Class1
    {
        public bool shouldStop;//这里设置为volatile是关键,该关键字无法修饰属性
        private Form1 form1;

        public Class1(Form1 form)
        {
            this.form1 = form;
        }

        public void Method1(object obj)
        {
            string msg = obj as string;
            form1.AddMessage(msg);
            while (!shouldStop) //当开关打开一直循环
            {
                Thread.Sleep(100);
                form1.AddMessage("a");
            }
            form1.AddMessage("now a stoped!");//跳出循环
        }
        public void Method2()
        {
            while (!shouldStop)
            {
                Thread.Sleep(100);
                form1.AddMessage("b");
            }
            form1.AddMessage("now b stoped!");
        }
    }

public partial class Form1 : Form
    {
        delegate void ToAddSth(string item);
        Class1 c1;
        Thread th1, th2;

        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            c1 = new Class1(this);
            button1.Click += new EventHandler(button1_Click);
            button2.Click += new EventHandler(button2_Click);
        }
        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            textBox1.Text = "";
            c1.shouldStop = false;
            th1 = new Thread(c1.Method1);
            th2 = new Thread(c1.Method2);
            th1.IsBackground = true;
            th2.IsBackground = true;
            th1.Start("a start");
            th2.Start();
        }
        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            c1.shouldStop = true;
            th1.Join(0);
            th2.Join(0);
        }
        public void AddMessage(string item)
        {
            ToAddSth myDele = new ToAddSth(AddMessage); //实例化委托
            if (textBox1.InvokeRequired)   //根据控件的InvokeRequired判断是否需要委托
            {
                textBox1.Invoke(myDele, item);  //利用委托
            }
            else
            {
                textBox1.AppendText(item + "
");  //直接调用
                textBox1.ScrollToCaret(); //保持滚动条最底部
            }
        }

    }

 线程的优先级

C#中线程共5个优先级，从高到低为：Highest、AboveNormal、Normal、BelowNormal、Lowest

Thread th1 = new Thread(方法名);
th1.priority = ThreadPriority.AboveNormal; //将线程th1的优先级设置为AboveNormal

所设置的优先级仅仅适用于这些线程所属的进程。

注意，当把某个线程设置为Highest时，系统上正在运行的其他线程都会终止，所以除非遇到马上需要处理的任务，否则不要轻易使用这个优先级。

线程同步

多线程解决了吞吐量和响应速度的问题，但是同时带来了共享资源的问题，如死锁和资源争用。

多线程特别适合需要不同资源的任务（如果文件句柄和网络连接）。而为单个资源分配多线程的时候，线程可能会被频繁阻止以等待其他线程，从而与使用多线程的初衷背道而驰。

所谓线程同步，是指多个线程之间存在先后执行顺序的关联关系，如果线程a必须在线程b工作完成后才能继续执行，则必须考虑如何让其保持同步，以确保不会出现死锁或者逻辑错误。

System.Threading 命名空间提供了多个用于线程同步的类，包括Mutex、Monitor、Interlocked和AutoResetEvent。

但在实际工作中可能用的最多的不是这些类，而是C#提供的lock语句。该语句简化了编程，使程序看起来清晰简洁。

1. lock关键字

lock关键字将代码段标记为临界区，它的实现原理是首先锁定某一个似有对象，然后执行代码段中的语句，当代码段中的语句执行完毕后，再接触该锁定。

一般使用形式如下：

private object obj = new object();

...

lock(obj)

{

  ...

}

注意，锁定的对象一般声明为object类型，并且一定是private，绝对不能是public，否则会导致lock语句无法控制。

考虑这样一种情况：线程a将锁定的对象obj1声明为public，线程b将锁定的对象obj2声明为public，当a和b同时分别锁定obj1，obj2，由于都希望访问对方锁定的那个对象，并且在得到访问权之前都不会释放自己锁定的对象，从而产生死锁。

欲锁定类的静态变量可以使用lock(typeof(ClassName))

线程池(ThreadPool)

线程池是后台执行多个任务的线程集合。一般服务端接使用线程池，为每个传入请求分配一个线程，从而达到异步处理请求的目的。

线程池不会占用主线程，也不会延迟后续请求的处理。它有一个最大线程数限制，如果所有线程都繁忙，则额外的任务将放入队列中，直到有线程可用。

一旦一项任务被加入到线程池的队列中，就不能取消该任务，直到该任务完成。

所有线程池中的线程都是后台线程，这意味着当所有前台线程都推出后，ThreadPool线程也会退出。

ThreadPool类常用的方法：

GetAvailableTheads()：检索由GetMaxThreads 返回的线程池线程的最大数目和当前活动数目之间的差值。 即可用的数量

GetMaxThreads()：检索可以同时活动的线程的数目。所有大于该数目的请求将保持队列状态，直到线程池线程变为可用。

GetMinThreads()：检索线程池在新请求预测中维护的空闲线程数

QueueUserWorkItem()：将方法插入队列以便执行。此方法在有线程池线程变得可用时执行  ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(MethordName),object state(可选));

SetMaxThreads()：设置同时获得的线程的数目。

SetMinThreads()：设置线程池在新请求预测中维护的空闲线程数

RegisterWaitForSingleObject()：注册一个委托等待WaitHandle

线程池适合需要多个线程而实际执行时间又不多的场合。如有些经常处于等待的线程。

当服务器接收到大量而短小的请求时，线程池是非常合适的。它可以大大减少线程的创建和销毁次数，从而提升效率。

如果线程运行的时间较长，此时运行时间比创建线程的时间长很多，此时线程池的作用就不那么明显，需要借助其他的技术来提高服务器的效率。