1、-基于C#語言,主講教師：錢 哨 本課學(xué)時(shí)：72課時(shí) 聯(lián)系方式：,Windows程序設(shè)計(jì),第五章、多線程編程技術(shù),本章主要內(nèi)容介紹5.1 計(jì)算機(jī)線程介紹5.2 System.Threading簡介5.3 線程的優(yōu)先級與鎖技術(shù),CONTENT,本章學(xué)習(xí)目標(biāo)：,理解線程的概念 理解.NET中線程的屬性和方法 創(chuàng)建和使用線程 理解線程的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)及使用場合,同時(shí)執(zhí)行所有任務(wù)，時(shí)間更少，效率更高,5.1 線程簡介,讀 ，寫,一覽無遺,血液循環(huán),在同一時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行各項(xiàng)進(jìn)程,編譯程序 發(fā)送/接收郵件 打印文件 其他,操作系統(tǒng)允許計(jì)算機(jī)同時(shí)執(zhí)行多項(xiàng)操作,程序 （進(jìn)程）,5.1 線程簡介,程序 1,程序 2,線

2、程 1,線程 2,線程 3,線程 1,線程 2,線程 3,單獨(dú)的執(zhí)行路徑,多線程,5.1 線程簡介,進(jìn)程：是應(yīng)用程序的一個(gè)運(yùn)行例程，是應(yīng)用程序的一次動(dòng)態(tài)執(zhí)行過程。 線程：是進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行單元；是操作系統(tǒng)分配CPU時(shí)間的基本單元。 Windows是一個(gè)支持多線程的系統(tǒng)。 一個(gè)進(jìn)程可以包含若干個(gè)線程。,5.1 線程簡介,在以下情況中可能要使用到多線程：,程序需要同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)或多個(gè)任務(wù),程序要等待某事件的發(fā)生，例如用戶輸入、文件操作、網(wǎng)絡(luò)操作、搜索等,后臺(tái)程序,5.1 線程簡介,多線程：在同一時(shí)間執(zhí)行多個(gè)任務(wù)的功能，稱為多線程或自由線程。 多線程的優(yōu)點(diǎn)：可以同時(shí)完成多個(gè)任務(wù)；可以使程序的響應(yīng)速度更

3、快；可以讓占用大量處理時(shí)間的任務(wù)或當(dāng)前沒有進(jìn)行處理的任務(wù)定期將處理時(shí)間讓給別的任務(wù)；可以隨時(shí)停止任務(wù)；可以設(shè)置每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級以優(yōu)化程序性能。 多線程的缺點(diǎn)： 對資源的共享訪問可能造成沖突（對共享資源的訪問進(jìn)行同步或控制） ；程序的整體運(yùn)行速度減慢等等。,在C#應(yīng)用程序中，第一個(gè)線程總是Main()方法，因?yàn)榈谝粋€(gè)線程是由.NET運(yùn)行庫開始執(zhí)行的，Main()方法是.NET運(yùn)行庫選擇的第一個(gè)方法。后續(xù)的線程由應(yīng)用程序在內(nèi)部啟動(dòng)，即應(yīng)用程序可以創(chuàng)建和啟動(dòng)新的線程。,5.2 System.Threading 命名空間,5.2 System.Threading 命名空間,在.NET程序設(shè)計(jì)中，線程是

4、使用Thread類（或Timer類（線程計(jì)數(shù)器）、ThreadPool類（線程池）來處理的，這些類在System.Threading命名空間中： using System.Threading; Thread類：（實(shí)現(xiàn)線程的主要方法）一個(gè)Thread實(shí)例管理一個(gè)線程，即執(zhí)行序列。通過簡單實(shí)例化一個(gè)Thread對象，就可以創(chuàng)建一個(gè)線程，然后通過Thread對象提供的方法對線程進(jìn)行管理。 Timer類：適用于間隔性的完成任務(wù)。 ThreadPool類：適用于多個(gè)小的線程。,1、Thread 類的屬性和方法,引用System.Threading 命名空間,Thread 線程實(shí)例名 = new Thre

5、ad(new ThreadStart(方法名);,運(yùn)行在線程上的方法,只創(chuàng)建但不啟動(dòng)線程,線程實(shí)例名.Start();,1、Thread 類的屬性和方法,2、線程的生命周期,在 I/O 操作期間線程被阻止,線程已創(chuàng)建但并未啟動(dòng),線程已啟動(dòng),I/O 操作完成后運(yùn)行,線程被阻止，另一個(gè)操作正在進(jìn)行,提前中斷或特地停止線程,暫時(shí)中斷的線程,線程已恢復(fù),等待,/,休眠,/,加入,已暫停,正在運(yùn)行,已停止,未開始,已開始,已阻止,暫停,發(fā)送,I,/,O,請求,等待,，,休眠,，,加入,開始,I,/,O,完成,完成,恢復(fù),5.3 線程的建立與啟動(dòng),新建一個(gè)線程的過程：只需將其聲明并為其提供線程起始點(diǎn)處的方

6、法委托，再用Thread.Start()方法啟動(dòng)該線程 （1）聲明： Thread a; （2）實(shí)例化 a=new Thread(new ThreadStart(b); 其中，b為新建過程中執(zhí)行的過程名。 （3）調(diào)用Thread.Start()方法啟動(dòng)該線程 a.Start();,5.3 線程的建立與啟動(dòng),using System; using System.Threading; public class A public void ff()/線程啟動(dòng)時(shí)調(diào)用此方法 Console.WriteLine(A.ff()方法在另一個(gè)線程上運(yùn)行！); Thread.Sleep(3000);/將線程阻塞一

7、定時(shí)間 Console.WriteLine(終止工作線程調(diào)用此實(shí)例方法！); public static void gg() Console.WriteLine(A.gg()方法在另一個(gè)線程上運(yùn)行！); Thread.Sleep(5000);/將線程阻塞一定時(shí)間 Console.WriteLine(終止工作線程調(diào)用此靜態(tài)方法！); ,例題1：線程的建立和啟動(dòng),5.3 線程的建立與啟動(dòng),public class B public static void Main() Console.WriteLine(*線程簡單示例！*); A a=new A(); Thread s1=new Thread(n

8、ew ThreadStart(a.ff); s1.Start(); Console.WriteLine(啟動(dòng)新線程ff()方法后，被Main（）線程調(diào)用！); Thread s2=new Thread(new ThreadStart(A.gg); s2.Start(); Console.WriteLine(啟動(dòng)新線程gg()方法后，被Main（）線程調(diào)用！); Console.ReadLine(); ,例題1：線程的建立和啟動(dòng),5.3 線程的建立與啟動(dòng),線程的掛起（或暫停） （1）調(diào)用Thread.Sleep()方法將線程掛起。 注：Sleep()方法指定的時(shí)間以毫秒為單位。 （2）調(diào)用s1.

9、Suspend() 方法將線程掛起 區(qū)別：前者為靜態(tài)方法，并且使線程立即暫停一定時(shí)間；后者為實(shí)例方法，不會(huì)使線程立即停止執(zhí)行，直到線程到達(dá)安全點(diǎn)之后，它才將該線程暫停。 線程的恢復(fù)與終止 調(diào)用Resume()方法將線程恢復(fù)； 調(diào)用Abort()方法將線程終止；,線程的掛起、恢復(fù)與終止,其他與操作線程相關(guān)的方法,Join()：使一個(gè)線程等待另一個(gè)線程停止 Interrupt()：中斷處于JoinWaitSleep線程狀態(tài)的線程。,5.4 線程的優(yōu)先級,class SimpleThreadDemo static void Main(string args) Thread.CurrentThread

10、.Name = “主線程; Thread objThread = new Thread(new ThreadStart(ActionMethod); objThread.Name = “子線程; /啟動(dòng)子線程, 并為該線程執(zhí)行 ActionMethod objThread.Start(); /這將為主線程執(zhí)行 ActionMethod ActionMethod(); static void ActionMethod() for(int count = 1; count = 10 ; count+) Console.WriteLine(“線程名: + Thread.CurrentThread.N

11、ame); ,實(shí)例化 objThread 線程并開始執(zhí)行 ActionMethod(),將由應(yīng)用程序線程執(zhí)行,輸出結(jié)果混亂,5.4 線程的優(yōu)先級,線程是根據(jù)其優(yōu)先級來調(diào)度的，每個(gè)線程都有特定的優(yōu)先級。每個(gè)線程在創(chuàng)建時(shí)其優(yōu)先級為: ThreadPriority . Normal 線程的優(yōu)先級定義為ThreadPriority枚舉類型，如下表：,5.4 線程的優(yōu)先級,例題1：,static void TaskTwo() for(int index = 5000;index =4990; index-) Console.WriteLine(index); ,static void Main(stri

12、ng args) Thread objThreadOne = new Thread(new ThreadStart(TaskOne); Thread objThreadTwo = new Thread(new ThreadStart(TaskTwo); objThreadOne.Start(); objThreadTwo.Start(); ,static void TaskOne() for(int count=1;count=5;count+) Console.WriteLine(count*2); ,無優(yōu)先級線程，同時(shí)執(zhí)行，輸出無序.,例題1：,static void Main(strin

13、g args) Thread.CurrentThread.Name = “主線程; Thread objThreadOne = new Thread(new ThreadStart(TaskOne); objThreadOne.Name = “子線程 1; Thread objThreadTwo = new Thread(new ThreadStart(TaskTwo); objThreadTwo.Name = “子線程 2; / 這將啟動(dòng)子線程 objThreadOne.Start(); objThreadTwo.Start(); objThreadTwo.Priority = Thread

14、Priority.Highest; ,將在執(zhí)行第一個(gè)線程前執(zhí)行 objThreadTwo,5.4 線程的優(yōu)先級,5.4 線程的優(yōu)先級,【代碼見下：】 問題：請將代碼執(zhí)行多次，觀察每次執(zhí)行順序的不同之處。 為什么代碼執(zhí)行是完全不同呢？ 【結(jié)論：】 如果不將線程按照一定的順序運(yùn)行，則線程代碼在處理上將會(huì)混亂不堪。,例題2：使用三個(gè)線程顯示計(jì)數(shù),5.4 線程的優(yōu)先級,【線程優(yōu)先級小結(jié)：】 如果自行提高一個(gè)線程的優(yōu)先級，那么該線程就會(huì)相應(yīng)的獲得更多的CPU時(shí)間；通過降低了線程的優(yōu)先級，該線程就會(huì)被分配到比原來少的CPU時(shí)間了。 你可以在一個(gè)線程開始運(yùn)行前或是在它的運(yùn)行過程中的任何時(shí)候改變它的優(yōu)先級。理

15、論上你還可以任意的設(shè)置每個(gè)線程的優(yōu)先級，不過一個(gè)優(yōu)先級過高的線程往往會(huì)影響到其他線程的運(yùn)行，甚至影響到其他程序的運(yùn)行，所以最好不要隨意的設(shè)置線程的優(yōu)先級。,例題1：使用三個(gè)線程顯示計(jì)數(shù)【代碼更改】,5.5 線程的同步,使用線程的一個(gè)重要方面是同步訪問多個(gè)線程訪問的任何變量。 背景：當(dāng)多個(gè)線程共享數(shù)據(jù)，其中一個(gè)或多個(gè)線程要修改數(shù)據(jù)時(shí)，有可能引起數(shù)據(jù)不統(tǒng)一等問題。 同步：是指在某一時(shí)刻只有一個(gè)線程可以訪問某共享數(shù)據(jù)。 1、同步的含義 同步問題的產(chǎn)生，主要是由于在高級語言的源代碼中，大多數(shù)情況下看起來是一條語句，但在最后編譯好的匯編語言機(jī)器碼中則會(huì)被翻譯為許多條語句，從而在操作系統(tǒng)調(diào)度時(shí)被劃分到不同

16、的時(shí)間片中。 例如,5.5 線程的同步,例如： message += Hello world!; 這條語句在C#語法上是一條語句，但在執(zhí)行代碼時(shí)，實(shí)際上它涉及到許多操作。需要重新分配內(nèi)存以存儲(chǔ)更長的新字符串，需要設(shè)置變量message使之指向新的內(nèi)存，需要復(fù)制實(shí)際文本等。,5.5 線程的同步,通過對指定對象的加鎖和解鎖可以實(shí)現(xiàn)同步代碼段的訪問。 在.NET的System.Threading命名空間中提供了Monitor類來實(shí)現(xiàn)加鎖與解鎖。該類中的方法都是靜態(tài)的。如下表：,1、在C#中處理同步,鎖定機(jī)制,程序,線程1,線程2,共享資源,鎖定機(jī)制保證每次只有一個(gè)線程可以訪問共享資源,緩沖和隔離,示

17、例,class ThreadLockDemo static void Main() Thread.CurrentThread.Name = “主線程; ThreadLockDemo objDemo = new ThreadLockDemo(); Thread newThread = new Thread (new ThreadStart(objDemo.DoTask); newThread.Name = “子線程; newThread.Start(); objDemo.DoTask(); void DoTask() lock(this) for(int count = 1; count = 1

18、0 ; count+) Console.WriteLine(“線程名: + Thread.CurrentThread.Name); ,實(shí)例化 newThread 線程并開始執(zhí)行 DoTask(),鎖定當(dāng)前實(shí)例 objDemo，在塊中完成執(zhí)行，然后釋放對象,5.5 線程的同步,C#中 lock關(guān)鍵字提供了與Monitoy.Enter和Monitoy.Exit同樣的功能，這種方法用在你的代碼段不能被其他獨(dú)立的線程中斷的情況。通過對Monitor類的簡易封裝，lock為同步訪問變量提供了一個(gè)非常簡單的方式，其用法如下： lock(x) / 使用x的語句 ,1、在C#中處理同步,lock語句把變量放在圓括號中，以包裝對象，稱為獨(dú)占鎖或排它鎖。當(dāng)執(zhí)行帶有l(wèi)ock關(guān)鍵字的復(fù)合語句時(shí)，獨(dú)占鎖會(huì)保留下來。當(dāng)變量被包裝在獨(dú)占鎖中時(shí)，其他線程就不能訪問該變量。如果在上面的代碼中使用獨(dú)占鎖，在執(zhí)行復(fù)合語句時(shí)，這個(gè)線程就會(huì)失去其時(shí)間片。如果下一個(gè)獲得時(shí)間片的線程試