[.net 面向對象程序設計進階] (17) 多線程(Multithreading)(二) 利用多線程提升程序性能（中）

[.net 面向對象程序設計進階] (17) 多線程(Multithreading)(二) 利用多線程提升程序性能（中）

本節要點: 

上節介紹了多線程的基本使用方法和基本應用示例，本節深刻介紹.NET多線程中的高級應用。

主要有在線程資源共享中的線程安全和線程衝突的解決方案；多線程同步，使用線程鎖和線程通知實現線程同步。

一、 ThreadStatic特性 

特性：[ThreadStatic] 

功能：指定靜態字段在不一樣線程中擁有不一樣的值 

在此以前，咱們先看一個多線程的示例： 

咱們定義一個靜態字段： 

 static int num = 0;

 而後建立兩個線程進行分別累加： 

new Thread(() =>
{
    for (int i = 0; i < 1000000; i++)
        ++num;
    Console.WriteLine("來自{0}:{1}", Thread.CurrentThread.Name, num);
})
{ Name = "線程一" }.Start();  

new Thread(() =>
{
    for (int i = 0; i < 2000000; i++)
        ++num;
    Console.WriteLine("來自{0}:{1}", Thread.CurrentThread.Name, num);
})
{ Name = "線程二" }.Start();

運行屢次結果以下： 

     

能夠看到，三次的運行結果均不相同,產生這種問題的緣由是多線程中同步共享問題致使的，便是多個線程同時共享了一個資源。如何解決上述問題，最簡單的方法就是使用靜態字段的ThreadStatic特性。 

在定義靜態字段時，加上[ThreadStatic]特性，以下： 

 [ThreadStatic]
static int num = 0; 

兩個線程不變的狀況下，再次運行，結果以下： 

  

不論運行多少次，結果都是同樣的，當字段被ThreadStatic特性修飾後，它的值在每一個線程中都是不一樣的，即每一個線程對static字段都會從新分配內存空間，就固然於一次new操做，這樣一來，因爲static字段所產生的問題也就沒有了。

2. 資源共享 

多線程的資源共享，也就是多線程同步（即資源同步），須要注意的是線程同步指的是線程所訪問的資源同步，並不是是線程自己的同步。 

在實際使用多線程的過程當中，並不是都是各個線程訪問不一樣的資源。 

下面看一個線程示例，假如咱們並不知道線程要多久完成，咱們等待一個固定的時間（假如是500毫秒）:

先定義一個靜態字段：

 static int result;

建立線程：

Thread myThread = new Thread(() =>
{
    Thread.Sleep(1000);
    result = 100;
});
myThread.Start();
Thread.Sleep(500);             
Console.WriteLine(result);

運行結果以下：

 

能夠看到結果是0，顯然不是咱們想要的，但每每在線程執行過程當中，咱們並不知道它要多久完成，能不能在線程完成後有一個通知？

這裏有不少笨的方法，好比咱們可能會想到使用一個循環來檢測線程狀態，這些都不是理想的。

.NET爲咱們提供了一個Join方法，就是線程阻塞，能夠解決上述問題，咱們使用Stopwatch來記時，

改進線程代碼以下：

System.Diagnostics.Stopwatch watch = System.Diagnostics.Stopwatch.StartNew();
Thread myThread = new Thread(() =>
{
    Thread.Sleep(1000);
    result = 100;
});
myThread.Start();
Thread.Sleep(500);
myThread.Join();
Console.WriteLine(watch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine(result);

運行結果以下：

 結果和咱們想要的是一致的。

3. 線程鎖

除了上面示例的方法，對於線程同步，.NET還爲咱們提供了一個鎖機制來解決同步，再次改進上面示例以下：

先定義一個靜態字段來存儲鎖：

static object locker = new object();

這裏咱們能夠先不用考慮這個對象是什麼。繼續看改進後的線程：

System.Diagnostics.Stopwatch watch = System.Diagnostics.Stopwatch.StartNew();
Thread t1 = new Thread(() =>
{
    lock (locker)
    {
        Thread.Sleep(1000);
        result = 100;
    }
});
t1.Start();
Thread.Sleep(100);
lock (locker)
{
    Console.WriteLine("線程耗時："+watch.ElapsedMilliseconds);
    Console.WriteLine("線程輸出："+result);
}

運行結果以下：

運行結果和上面示例同樣，若是線程處理過程較複雜，能夠看到耗時明顯減小，這是一種用比阻塞更效率的方式完成線程同步。

4. 線程通知

前面說到了可否在一個線程完成後，通知等待的線程呢，這裏.NET爲咱們提供了一個事件通知的方法來解決這個問題。 

4.1 AutoResetEvent  

先定義一個通知對象

 static EventWaitHandle tellMe = new AutoResetEvent(false);

改進上面的線程以下： 

System.Diagnostics.Stopwatch watch = System.Diagnostics.Stopwatch.StartNew();
Thread myThread = new Thread(() =>
{
    Thread.Sleep(1000);
    result = 100;
    tellMe.Set();
});
myThread.Start();
tellMe.WaitOne();
Console.WriteLine("線程耗時：" + watch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("線程輸出：" + result);

 運行結果以下：

4.2 ManualResetEvent 

和AutoResetEvent 相對的還有一個 ManualResetEvent 手動模式，他們的區別在於，在線程結束後ManualResetEvent 仍是能夠通行的，除非手動Reset關閉。下面看一個示例：

先定義一個手動通知的對象：

 static EventWaitHandle mre = new ManualResetEvent(false);

建立線程：

System.Diagnostics.Stopwatch watch = System.Diagnostics.Stopwatch.StartNew();
Thread myThreadFirst = new Thread(() =>
{
    Thread.Sleep(1000);
    result = 100;
    mre.Set();
}) { Name = "線程一" };
Thread myThreadSecond = new Thread(() =>
{
    mre.WaitOne();
    Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "獲取結果:" + result + "("+System.DateTime.Now.ToString()+")");
}) {  Name="線程二"};
myThreadFirst.Start();
myThreadSecond.Start();
mre.WaitOne();
Console.WriteLine("線程耗時：" + watch.ElapsedMilliseconds + "(" + System.DateTime.Now.ToString() + ")");
Console.WriteLine("線程輸出：" + result + "(" + System.DateTime.Now.ToString() + ")");

運行結果以下：

5. Semaphore

Semaphore也是一種鎖定，只不過不是獨佔鎖，能夠指定多少個線程訪問代碼塊。上面的通知模式，在線程開啓的數量不少的狀況下，使用Reset()關閉時，若是不使用Sleep休眠一下，頗有可能致使某些線程沒有恢復的狀況下，某一線程提早關閉，對於這種很難預測的狀況，.NET提供了更高級的通知方式Semaphore,能夠保證在超多線程時不會出現上述問題。

先定義一個通知對象的靜態字段：

  static Semaphore sem = new Semaphore(2, 2);

使用循環建立100個線程：

for (int i = 1; i <= 100; i++)
{
    new Thread(() =>
    {
        sem.WaitOne();
        Thread.Sleep(30);
        Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name+"   "+DateTime.Now.ToString());
        sem.Release();
    }) { Name="線程"+i}.Start();
}

運行結果以下：

 

能夠看到完整的輸出咱們所想要看到的結果。

6. 本節要點：

A.線程中靜態字段的ThreadStatic特性，使用該字段在不一樣線程中擁有不一樣的值

B.線程同步的幾種方式，線程鎖和線程通知

C.線程通知的兩種方式：AutoResetEvent /ManualResetEvent  

D.Semaphore：不獨佔鎖，能夠指定多少個線程訪問代碼塊。

多線程的更多特性，下一節繼續深刻介紹。

==============================================================================================

返回目錄

<若是對你有幫助，記得點一下推薦哦，若有有不明白或錯誤之處，請多交流>

<對本系列文章閱讀有困難的朋友，請先看《.net 面向對象編程基礎》>

<轉載聲明：技術須要共享精神，歡迎轉載本博客中的文章，但請註明版權及URL>

.NET 技術交流羣：467189533

==============================================================================================