线程 | brealinblog

Threads

定义

线程被定义为程序的执行路径。每个线程定义了一个唯一的控制流，如果应用程序涉及复杂而耗时的操作，那么设置不同的执行路径或线程通常很有帮助，每个线程执行特定的工作
线程是轻量级过程。使用线程的一个常见例子是现代操作系统实现并发编程。使用线程可以节省 CPU 周期的浪费，并提高应用程序的效率
Thread 对象代表了一个线程的执行状态和行为，它可以直接创建和管理线程。线程是操作系统调度的最小执行单位，一个进程可以包含多个线程，线程之间可以并行执行，但需要注意线程安全的问题。开发人员需要手动控制线程的生命周期、线程的同步和互斥等问题，否则容易引起线程竞争、死锁等问题

在 .Net Framework 4.0 之前都是都是用 Thread 类来进行操作并发编程，此类实例表示操作系统内部调度的托管线程

创建实例

public static void Main()  
{  
    double i = 0;  
    var t = new Thread(() => { i = Math.Exp(1); });   
    // Math.Exp() 中的 e 是欧拉数，常数大约为 2.71828，记作 e 的 d 次方  
	
    t.Start();// 启动线程  
    t.Join();// 会等待目标线程结束，将值传回 i  
      
    Console.WriteLine(i);  

	// output: 2.718281828459045
}

这里我们演示了一遍创建子线程操作，思考一下，如果我们频繁对一些操作处理要开线程的话，其加载初始化对操作系统的负载未免加大

这时，微软在 CLR 引入了线程池和其中的可配置线程池参数，线程池不包含线程，只有当需要用到时，才会按需创建，并当线程完成时不会立即销毁而会以暂停状态返回线程池，会保留一段时间直至唤醒，长时间不使用则会销毁

管理

可用 Thread.Sleep(int millisecondsTimeout) 方法来暂停主线程

销毁

以前可见 Abort() 销毁方法，但在 .Net 5.0 之后被列为过时方法

原因：不知道被销毁的线程哪些代码被执行或未执行，比如调用 Thread.Abort 可能会阻止静态构造函数的执行或托管或非托管资源的发布

如果强行使用此方法，会报出 Abort is not supported on this platform 错误，也可以屏蔽此错误以使用，例如

#pragma warning disable SYSLIB0006 
Thread.CurrentThread.Abort(); 
#pragma warning restore SYSLIB0006

但建议使用 CancellationTokenSource 类进行线程的销毁

示例：

in CancellationTest.cs

public static void Main()  
{  
	// 创建取消令牌源实例
    CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();  
  
    Console.WriteLine("In Main: Creating the BackThreadsPool");  
    // 第二个参数传入实例令牌
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(CallToChildThread, cts.Token);   
    
    Thread.Sleep(1500);  
    
	// 发出实例取消请求
    cts.Cancel();  
    Console.WriteLine("Thread Termination!");  
    // 回收
    cts.Dispose();  
}

static void CallToChildThread(object? i)  
{  
    try  
    {  
	    // 创建取消令牌实例
        CancellationToken token = new CancellationToken();  
        Console.WriteLine("Child thread starts");  
        for (int counter = 0; counter <= 10; counter++)  
        {            
	        if (!token.IsCancellationRequested)  // 判断取消令牌是否发出请求
	        {               
	             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");  
    }
}  

//output: 
//0
//1
//2
//Thread Termination!

感觉用了 token 令牌管理，更方便内容规划

注意：因为该类继承了 IDisposable 接口，所以必须调用 CancellationTokenSource.Dispose 方法，以释放它拥有的任何非托管资源

后台线程

后台线程（Background thread）是指不会阻止程序终止的线程，即使后台线程仍在运行，程序也可以正常退出。与之相对的是前台线程（Foreground thread），前台线程是指会阻止程序终止的线程，只有所有前台线程都结束了，程序才会正常退出

后台线程通常用于执行一些较为耗时的任务，如文件下载、数据处理、网络通信等。通过将这些任务放在后台线程中执行，可以避免阻塞程序的主线程，从而提高程序的响应性

代码示例：

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    public static void Main()  
	{  
	    Thread t = new Thread(DoWork)  
		{        
		    IsBackground = true // 设置为后台线程  
	    };  
	    t.Start();  
  
	    Console.WriteLine("Main thread exit.");  
	}  
  
	static void DoWork()  
	{  
	    Console.WriteLine("Background thread start.");  
	    Thread.Sleep(5000); // 模拟耗时操作  
	    Console.WriteLine("Background thread exit.");  
	}
}

此示例创建了一个线程并设置为后台线程，即使主线程已经退出，该线程仍然可以继续运行。如果将线程设置为前台线程，则主线程必须等待该线程执行完毕才能退出

线程池

在 TreadPool 类下，其下有许多可配置线程内容

线程池使用后台线程，如果所有前台线程都已终止，则不会使应用程序保持运行

一些用法

ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack, object? state)
在线程池队列添加实现内容，注意内容是 WaitCallback(Object?) 类型回调
ThreadPool.GetAvailableThreads(out int workerThreads, out int completionPortThreads)
获取当前可用的线程和 I/O 线程
ThreadPool.GetMinThreads() or GetMaxThreads()
按需创建最小/最大线程数

等等

问题

示例如下：

double exp1 = 0;
var mres = new ManualResetEventSlim(false);

ThreadPool.QueueUserWorkItem<ManualResetEventSlim>((_mres) =>
{
	exp1 = Math.Exp(40);
	mres.Set();
}, mres, false);

mres.Wait();

ManualResetEventSlim 类是一个轻量的物体，工作原理有点像发出信号，比如上述代码内容，mres 实例有 Set 和 Wait 两种方法，Wait 方法要等到线程中发出的 Set 信号才能执行

这种线程池无法知道第一个参数委托何时能够完成，无法知道线程状态，且代码量更大更复杂时不太好用这种方法管理

所以 Task 出生以解决这类问题

线程切换

线程切换是指 CPU 从一个线程切换到另一个线程执行的过程。线程切换在多任务操作系统中是必不可少的，因为操作系统需要分配 CPU 时间片来运行不同的线程，从而实现并发执行

但线程切换会带来下面的问题：

性能开销：线程切换需要进行一些上下文切换的操作，包括保存和恢复线程的上下文信息，这些操作会带来一定的性能开销。
竞态条件：线程切换可能导致竞态条件，即多个线程访问共享资源时的不确定性和冲突问题，从而可能导致死锁、活锁等问题。
缓存失效：当线程切换时，CPU需要切换到另一个线程的上下文中，这可能导致缓存失效，从而影响系统的性能

解决措施就是使用减少线程、优化算法、使用异步编程

结果

关于任务，还有很多没有探索，任务经过优化，可以在线程池线程上工作，每个任务都有其本地队列

我们没有讨论子任务，它利用了本地队列的数据位置，任务类还包含启发式方法，以便能够找到执行我们任务的最佳方式

总结例子

在以上所举的例子都是 Task 方法更简洁优雅，不用令牌取消（在 Unity 中需要注意），也方便销毁等等，Task 也是下面[[异步]]编程的核心

那 Thread 类就没有用吗？

不是的，实际 Thread 能用到且高效的地方比较少，用例如下

当我们需要前台执行某些代码时，我们必须使用 Thread，Task 总是在后台线程上运行，这不会阻止应用程序退出
当 Thread 具有特定优先级时，选择本机线程是合理的。在创建过程中，可以通过指定自定义调度程序来间接更改 Task 优先级。实现 Task 调度程序并不总是值得的，这就是为什么产生一个新线程通常是最好的选择
Thread 具有关联的稳定身份。这在调试时很有用，因为我们可以知道将执行代码的线程的身份。Task 默认情况下在线程池线程上运行，但是我们已经看到这是可配置的。长时间运行的 Task 有其专用线程，因此，在这种情况下，Task 更有用

总结

以上内容为搜罗试验整理，如果整合不准确或有错误欢迎留言指正！

虽然更多为笔记向但也希望对你能有帮助，如果后续内容有修改增添会及时更新…

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总结例子¶

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