C#的多线程机制探索（续1）
日期：2009-06-26 浏览次数：20444 次
在这里我们要注意的是其它线程都是依附于Main()函数所在的线程的，Main()函数是C#程序的入口，起始线程可以称之为主线程，如果所有的前台线程都停止了，那么主线程可以终止，而所有的后台线程都将无条件终止。而所有的线程虽然在微观上是串行执行的，但是在宏观上你完全可以认为它们在并行执行。
读者一定注意到了Thread.ThreadState这个属性，这个属性代表了线程运行时状态，在不同的情况下有不同的值，于是我们有时候可以通过对该值的判断来设计程序流程。ThreadState在各种情况下的可能取值如下：
当线程之间争夺CPU时间时，CPU按照是线程的优先级给予服务的。在C#应用程序中，用户可以设定5个不同的优先级，由高到低分别是Highest，AboveNormal，Normal，BelowNormal，Lowest，在创建线程时如果不指定优先级，那么系统默认为ThreadPriority.Normal。给一个线程指定优先级
，我们可以使用如下代码：
通过设定线程的优先级，我们可以安排一些相对重要的线程优先执行，例如对用户的响应等等。
现在我们对怎样创建和控制一个线程已经有了一个初步的了解，下面我们将深入研究线程实现中比较典型的的问题，并且探讨其解决方法。
三.线程的同步和通讯——生产者和消费者
假设这样一种情况，两个线程同时维护一个队列，如果一个线程对队列中添加元素，而另外一个线程从队列中取用元素，那么我们称添加元素的线程为生产者，称取用元素的线程为消费者。生产者与消费者问题看起来很简单，但是却是多线程应用中一个必须解决的问题，它涉及到线程之间的同步和通讯问题。
前面说过，每个线程都有自己的资源，但是代码区是共享的，即每个线程都可以执行相同的函数。但是多线程环境下，可能带来的问题就是几个线程同时执行一个函数，导致数据的混乱，产生不可预料的结果，因此我们必须避免这种情况的发生。C#提供了一个关键字lock，它可以把一段代码定义为互斥段（critical section），互斥段在一个时刻内只允许一个线程进入执行，而其他线程必须等待。在C#中，关键字lock定义如下：
expression代表你希望跟踪的对象，通常是对象引用。一般地，如果你想保护一个类的实例，你可以使用this；如果你希望保护一个静态变量（如互斥代码段在一个静态方法内部），一般使用类名就可以了。而statement_block就是互斥段的代码，这段代码在一个时刻内只可能被一个线程执行。
下面是一个使用lock关键字的典型例子，我将在注释里向大家说明lock关键字的用法和用途：
读者一定注意到了Thread.ThreadState这个属性，这个属性代表了线程运行时状态，在不同的情况下有不同的值，于是我们有时候可以通过对该值的判断来设计程序流程。ThreadState在各种情况下的可能取值如下：
- Aborted：线程已停止
- AbortRequested：线程的Thread.Abort()方法已被调用，但是线程还未停止
- Background：线程在后台执行，与属性Thread.IsBackground有关
- Running：线程正在正常运行
- Stopped：线程已经被停止
- StopRequested：线程正在被要求停止
- Suspended：线程已经被挂起（此状态下，可以通过调用Resume()方法重新运行）
- SuspendRequested：线程正在要求被挂起，但是未来得及响应
- Unstarted：未调用Thread.Start()开始线程的运行
- WaitSleepJoin：线程因为调用了Wait(),Sleep()或Join()等方法处于封锁状态
当线程之间争夺CPU时间时，CPU按照是线程的优先级给予服务的。在C#应用程序中，用户可以设定5个不同的优先级，由高到低分别是Highest，AboveNormal，Normal，BelowNormal，Lowest，在创建线程时如果不指定优先级，那么系统默认为ThreadPriority.Normal。给一个线程指定优先级
，我们可以使用如下代码：
| //设定优先级为最低 myThread.Priority=ThreadPriority.Lowest; |
通过设定线程的优先级，我们可以安排一些相对重要的线程优先执行，例如对用户的响应等等。
现在我们对怎样创建和控制一个线程已经有了一个初步的了解，下面我们将深入研究线程实现中比较典型的的问题，并且探讨其解决方法。
三.线程的同步和通讯——生产者和消费者
假设这样一种情况，两个线程同时维护一个队列，如果一个线程对队列中添加元素，而另外一个线程从队列中取用元素，那么我们称添加元素的线程为生产者，称取用元素的线程为消费者。生产者与消费者问题看起来很简单，但是却是多线程应用中一个必须解决的问题，它涉及到线程之间的同步和通讯问题。
前面说过，每个线程都有自己的资源，但是代码区是共享的，即每个线程都可以执行相同的函数。但是多线程环境下，可能带来的问题就是几个线程同时执行一个函数，导致数据的混乱，产生不可预料的结果，因此我们必须避免这种情况的发生。C#提供了一个关键字lock，它可以把一段代码定义为互斥段（critical section），互斥段在一个时刻内只允许一个线程进入执行，而其他线程必须等待。在C#中，关键字lock定义如下：
lock(expression) statement_block |
下面是一个使用lock关键字的典型例子，我将在注释里向大家说明lock关键字的用法和用途：
| //lock.cs using System; using System.Threading; internal class Account { int balance; Random r = new Random(); internal Account(int initial) { balance = initial; } internal int Withdraw(int amount) { if (balance < 0) { file://如果balance小于0则抛出异常 throw new Exception("Negative Balance"); } //下面的代码保证在当前线程修改balance的值完成之前 //不会有其他线程也执行这段代码来修改balance的值 //因此，balance的值是不可能小于0的 lock (this) { Console.WriteLine("Current Thread:"+Thread.CurrentThread.Name); file://如果没有lock关键字的保护，那么可能在执行完if的条件判断之后 file://另外一个线程却执行了balance=balance-amount修改了balance的值 file://而这个修改对这个线程是不可见的，所以可能导致这时if的条件已经不成立了 file://但是，这个线程却继续执行balance=balance-amount，所以导致balance可能小于0 if (balance >= amount) { Thread.Sleep(5); balance = balance - amount; return amount; } else { return 0; // transaction rejected } } } internal void DoTransactions() { for (int i = 0; i < 100; i++) Withdraw(r.Next(-50, 100)); } } internal class Test { static internal Thread[] threads = new Thread[10]; public static void Main() { Account acc = new Account (0); for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread t = new Thread(new ThreadStart(acc.DoTransactions)); threads[i] = t; } for (int i = 0; i < 10; i++) threads[i].Name=i.ToString(); for (int i = 0; i < 10
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