C#读书笔记：线程，任务和同步

前言

学习C#两个多月了，像当初实习做PHP开发一样，也是由着一个个Feature需求，慢慢掌握了很多相关的编程技巧。本次主要记录下学习C# 多线程的相关知识。

参考书籍：《Csharp高级编程(第7版)》

1.使用线程的原因

不过运行多个线程也要注意一些问题：他们可以同时运行，但是如果线程访问相同的数据，就很容易出问题，必须实现同步机制。

2.理解线程

线程是程序中独立的指令流。C#编写的程序都有一个入口点（即Main()方法），程序从该方法的第一条开始执行，直到方法返回为止。这种程序结构非常适合用于一个有任务序列的程序，但是程序常常需要同时完成多个任务。

这就要用到多个线程，比如Word的拼写检查器的工作原理是这样的：一个线程等待用户输入，另一个线程进行后台搜索，第3个线程将写入的数据保存在临时文件中，第4个线程从Internet上下载其他数据。

理解线程很重要的一点其实是理解线程和进程的关系：

3.创建线程的方式

异步委托

创建线程的一种简单地方式是定义委托，并异步调用它。委托是方法的类型安全的引用，它使用线程池来完成异步任务。

代码实例：

使用投票的例子，并检查委托是否完成了它的任务。等待异步委托结果的四种方式：

（1）轮询

Delegate类提供了BeginInvoke()方法，通过其返回类型IAsyncResult ，可以获取委托的相关信息，并检验它是否完成了任务。只要委托没有完成其任务，程序的主线程就继续执行while循环。

（2）等待句柄

使用与IAsyncResult 相关联的等待句柄。使用AsyncWaitHandle属性可以访问等待句柄，该属性可以返回一个WaitHandle类型的对象，它可以等待委托线程完成其任务。

（3）异步回调

（4）Lambda表达式

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Diagnostics;namespace Wrox.ProCSharp.Threading
{class Program{static int TakesAWhile(int data, int ms){Console.WriteLine("TakesAWhile started");Thread.Sleep(ms);Console.WriteLine("TakesAWhile completed");return ++data;}
　　　　　//要从委托中调用这个方法，必须定义一个有相同参数和返回类型的的委托public delegate int TakesAWhileDelegate(int data, int ms);static void Main(){// synchronous// TakesAWhile(1, 3000);TakesAWhileDelegate d1 = TakesAWhile;// （1）polling轮询//IAsyncResult ar = d1.BeginInvoke(1, 3000, null, null);//while (!ar.IsCompleted)//{ //   // doing something else//   Console.Write("."); //   Thread.Sleep(50);//}//int result = d1.EndInvoke(ar);//Console.WriteLine("result: {0}", result);// （2）wait handle//IAsyncResult ar = d1.BeginInvoke(1, 3000, null, null);//while (true)//{//   Console.Write(".");//   if (ar.AsyncWaitHandle.WaitOne(50, false))//   {//      Console.WriteLine("Can get the result now");//      break;//   }//}//int result = d1.EndInvoke(ar);//Console.WriteLine("result: {0}", result);// （3）async callback//d1.BeginInvoke(1, 3000, TakesAWhileCompleted, d1);//for (int i = 0; i < 100; i++)//{//   Console.Write(".");//   Thread.Sleep(50);//}//（4）Lambda expression：可以直接访问作用域外的变量d1，所以不需要把一个值赋予BeginInvoke()方法的最后一个参数d1.BeginInvoke(1, 3000,ar =>{int result = d1.EndInvoke(ar);Console.WriteLine("result: {0}", result);},null);for (int i = 0; i < 100; i++){Console.Write(".");Thread.Sleep(50);}}static void TakesAWhileCompleted(IAsyncResult ar){if (ar == null) throw new ArgumentNullException("ar");TakesAWhileDelegate d1 = ar.AsyncState as TakesAWhileDelegate;Trace.Assert(d1 != null, "Invalid object type");int result = d1.EndInvoke(ar);Console.WriteLine("result: {0}", result);}}
}

运行结果：

代码实例：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;namespace Wrox.ProCSharp.Threading
{public class MyThread{private string data;public MyThread(string data){this.data = data;}public void ThreadMain(){Console.WriteLine("Running in a thread, data: {0}", data);}}public struct Data{public string Message;}class Program{static void Main(){FirstThread();//var t1 = new Thread(Prio);//t1.Name = "First";//var t2 = new Thread(Prio);//t2.Name = "Second";//t1.Priority = ThreadPriority.Highest;//t2.Priority = ThreadPriority.Lowest;//t1.Start();//t2.Start();//var t1 = new Thread(ThreadMain);//t1.Name = "MyNewThread1";//t1.IsBackground = true;//t1.Start();//Console.WriteLine("Main thread ending now...");//var d = new Data { Message = "Info" };//var t2 = new Thread(ThreadMainWithParameters);//t2.Start(d);//var obj = new MyThread("info");//var t3 = new Thread(obj.ThreadMain);//t3.Start();}static void Prio(){for (int i = 0; i < 10000; i++){Console.WriteLine("{0}, {1}", Thread.CurrentThread.Name, i);}}static void ThreadMain(){Console.WriteLine("Thread {0} started", Thread.CurrentThread.Name);Thread.Sleep(3000);// Console.WriteLine("Running in the thread {0}, id: {1}.", Thread.CurrentThread.Name, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);Console.WriteLine("Thread {0} completed", Thread.CurrentThread.Name);}static void ThreadMainWithParameters(object o){Data d = (Data)o;Console.WriteLine("Running in a thread, received {0}", d.Message);}static void FirstThread(){new Thread(() => Console.WriteLine("Running in a thread, id: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId)).Start();Console.WriteLine("This is the main thread, id: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);}}
}

运行结果：

代码实例：

using System;
using System.Threading;namespace Wrox.ProCSharp.Threading
{class Program{static void Main(){int nWorkerThreads;int nCompletionPortThreads;ThreadPool.GetMaxThreads(out nWorkerThreads, out nCompletionPortThreads);Console.WriteLine("Max worker threads: {0}, I/O completion threads: {1}", nWorkerThreads, nCompletionPortThreads);for (int i = 0; i < 5; i++){ThreadPool.QueueUserWorkItem(JobForAThread);}Thread.Sleep(3000);}static void JobForAThread(object state){for (int i = 0; i < 3; i++){Console.WriteLine("loop {0}, running inside pooled thread {1}", i,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);Thread.Sleep(50);}}}
}

运行结果：

代码实例：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.IO;namespace TaskSamples
{class Program{static void Main(){// ParallelDemo();SimpleTask();// ContinuationTask();// ParentAndChild();// ResultsFromTasks();Thread.Sleep(5000);//ParentAndChild();// HierarchyTasks("c:\\");//Parallel.f//Task t1 = new Task(() => Console.WriteLine("running in a task"));//Task t2 = new Task(() => Console.WriteLine("running in a task"));//for (int i = 0; i < 10; i++)//{//    Task t1 = new Task(o =>//    {//        Console.WriteLine("running in a task {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);//        Thread.Sleep(500);//        Console.WriteLine("still running {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);//    }, "data", TaskCreationOptions.None);//    // t1.RunSynchronously();//    t1.Start();//}//Console.WriteLine("start sleep main");//Thread.Sleep(3000);//Console.WriteLine("main thread");}static void ResultsFromTasks(){var t1 = new Task<Tuple<int,int>>(TaskWithResult, Tuple.Create<int, int>(8, 3));t1.Start();Console.WriteLine(t1.Result);t1.Wait();Console.WriteLine("result from task: {0} {1}", t1.Result.Item1, t1.Result.Item2);}static Tuple<int, int> TaskWithResult(object division){Tuple<int, int> div = (Tuple<int, int>)division;int result = div.Item1 / div.Item2;int reminder = div.Item1 % div.Item2;Console.WriteLine("task creates a result...");return Tuple.Create<int, int>(result, reminder);}static void SimpleTask(){// using task factoryTaskFactory tf = new TaskFactory();Task t1 = tf.StartNew(TaskMethod);// using the task factory via a taskTask t2 = Task.Factory.StartNew(TaskMethod);Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);// using Task constructorTask t3 = new Task(TaskMethod);// t3.Start();t3.RunSynchronously();Task t4 = new Task(TaskMethod, TaskCreationOptions.PreferFairness);t4.Start();}static void ContinuationTask(){Task t1 = new Task(DoOnFirst);Task t2 = t1.ContinueWith(DoOnSecond);Task t3 = t1.ContinueWith(DoOnSecond);Task t4 = t2.ContinueWith(DoOnSecond);          Task t5 = t1.ContinueWith(DoOnError, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);t1.Start();Thread.Sleep(5000);}static void DoOnFirst(){Console.WriteLine("doing some task {0}", Task.CurrentId);Thread.Sleep(3000);}static void DoOnSecond(Task t){Console.WriteLine("task {0} finished", t.Id);Console.WriteLine("this task id {0}", Task.CurrentId);Console.WriteLine("do some cleanup");Thread.Sleep(3000);}static void DoOnError(Task t){Console.WriteLine("task {0} had an error!", t.Id);Console.WriteLine("my id {0}", Task.CurrentId);Console.WriteLine("do some cleanup");}static void ParentAndChild(){Task parent = new Task(ParentTask);parent.Start();Thread.Sleep(2000);Console.WriteLine(parent.Status);Thread.Sleep(4000);Console.WriteLine(parent.Status);}static void ParentTask(){Console.WriteLine("task id {0}", Task.CurrentId);Task child = new Task(ChildTask); // , TaskCreationOptions.DetachedFromParent);child.Start();Thread.Sleep(1000);Console.WriteLine("parent started child");// Thread.Sleep(3000);}static void ChildTask(){// Console.WriteLine("task id {0}, parent: {1}", Task.Current.Id, Task.Current.Parent.Id);Console.WriteLine("child");Thread.Sleep(5000);Console.WriteLine("child finished");}static void TaskMethod(){Console.WriteLine("running in a task");Console.WriteLine("Task id: {0} {1}", Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);}static void ParallelDemo(){// Parallel.For(0, 5, i => Console.WriteLine(i));Parallel.For<string>(0, 20, () => "abcd",(x, ls, str) =>{Console.WriteLine(x);return "defg";},(str) =>{Console.WriteLine("action {0}", str);});ParallelOptions po = new ParallelOptions();}//static void ParentAndChild()//{//    TaskFactory factory = new TaskFactory();//    var t1 = factory.StartNew(() =>//        {//            Console.WriteLine("parent task {0}", Task.CurrentId);//            factory.StartNew(() =>//                {//                    Console.WriteLine("child task {0}", Task.CurrentId);//                    Thread.Sleep(2000);//                    Console.WriteLine("finished child");//                }, TaskCreationOptions.AttachedToParent);//            Console.WriteLine("finished parent");//        });//    t1.Wait();//}}
}

运行结果：

代码实例：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;namespace Wrox.ProCSharp.Threading
{class Program{static void Main(){//ParallelFor();//ParallelForeach();ParallelInvoke();}static void ParallelInvoke(){//并行运行多个任务：Parallel.Invoke()方法允许传递一个Action委托数组，其中指定应运行的方法Parallel.Invoke(Foo, Bar);}static void Foo(){Console.WriteLine("foo");}static void Bar(){Console.WriteLine("bar");}static void ParallelForeach(){string[] data = {"zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten", "eleven", "twelve"};//异步方式遍历ParallelLoopResult result =Parallel.ForEach<string>(data, s =>{Console.WriteLine(s);});Parallel.ForEach<string>(data,(s, pls, l) =>{Console.WriteLine("{0} {1}", s, l);});}static void ParallelFor(){//ParallelLoopResult result =//    Parallel.For(0, 10, i =>//        {//            Console.WriteLine("{0}, task: {1}, thread: {2}", i,//               Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);//            Thread.Sleep(10);//        });//Console.WriteLine(result.IsCompleted);//ParallelLoopResult result =//    Parallel.For(10, 40, (int i, ParallelLoopState pls) =>//        {//            Console.WriteLine("i: {0} task {1}", i, Task.CurrentId);//            Thread.Sleep(10);//            if (i > 15)//                pls.Break();//        });//Console.WriteLine(result.IsCompleted);//Console.WriteLine("lowest break iteration: {0}", result.LowestBreakIteration);Parallel.For<string>(0, 20,() =>{// invoked once for each threadConsole.WriteLine("init thread {0}, task {1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Task.CurrentId);return String.Format("t{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);},(i, pls, str1) =>{// invoked for each memberConsole.WriteLine("body i {0} str1 {1} thread {2} task {3}", i, str1,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,Task.CurrentId);Thread.Sleep(10);return String.Format("i {0}", i);},(str1) =>{// final action on each threadConsole.WriteLine("finally {0}", str1);});}}
}

运行结果：

代码实例：

ps：在运行书中附带的sample时，报错：

经查证，发现这是由于StartupUri中的内容与窗口名称不一致所导致。

这部分的知识可以参考一篇译文：WPF教程（十）使用App.xaml

转载于:https://www.cnblogs.com/carsonzhu/p/7207556.html

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