c# 温故而知新：线程篇(一) 上

Thread

目录：
1 线程基础的简单介绍
2 线程同步与线程异步的简单介绍
3 前台线程与后台线程的简单介绍
4 细说下Thread 最为关键的构造函数
5 细说下Thread 的 Sleep方法
6 细说下Thread 的 join 方法
7 细说下Thread 的 Abort和 Interrupt方法
8 细说下Thread 的 Suspend，Resume方法
9 简单了解下Thread 的一些重要属性
10 简单示例
多线程从一个图片中截取部分图片
11 本章总结

1 线程基础的简单介绍

首先让我们翻开书本来了解下线程的一些基础知识：

1 线程有时被称为轻量级进程，是程序执行流的最小单元2 线程时由线程ID，当前指令指针(PC），寄存器集合和堆栈组成。3 线程自身不能拥有系统资源，但是可以使用线程所属进程所占有的系统资源4 线程可以创建和撤销另一个线程5 线程可以拥有自身的状态，例如运行状态，挂起状态，销毁释放状态等等6 线程具有优先级，每个线程都分配了0-31 级别的其中一个优先级，数字越大，优先级越高，然而手动分配优先级过于复杂，所以微软为我们的Thread类提供一个优先级的枚举，ThreadPriority枚举便是优先级枚举，我们可以利用thread.Priority属性来进行设置7 线程开销，这个是个复杂的话题，希望有机会的话能够单独写一遍文章解释下

那么多线程有什么实际好处呢？

首先让我们了解下多线程的概念：一个程序或者进程中同时运行多个线程完成不同的工作

从概念中我们便可知道多线程的优点了

1 能够实现并行操作，也就是说多个线程可以同时进行工作2 利用多线程后许多复杂的业务或者是计算可以交给后台线程去完成，从而提高整体程序的性能3 类似于第一条利用多线程可以达到异步的作用（注意，实现异步的一种方式是多线程）

当然多线程也有一定的问题需要注意，那就是线程同步问题，关于这个问题我会今后的文章中详细说明

2 线程同步与线程异步的简单介绍

*1 线程同步

关于线程同步的概念最简单的理解就是

同步方法调用在程序继续执行之前，需要等待同步方法执行完毕返回结果

很有可能多个线程都会对一个资源进行访问,从而导致资源被破坏，所以必须采用线程的同步机制，例如为共享资源加锁，当其中一个线程占有了锁之后，其余线程均不能使用共享资源，只有等其释放锁之后，接下来的其中一个线程会占有该锁，本系列会从Thread类开始讲起，以后多章都会讨论线程同步机制，例如锁机制，临界区，互斥，信号量同步事件等待句柄；等等

*2 线程异步

线程异步指的是一个调用请求发送给被调用者，而调用者不用等待其结果的返回，一般异步执行的任务都需要比较长的时间，

所以为了不影响主线程的工作，可以使用多线程或者新开辟一个线程来实现异步，同样，异步和线程池也有着非常紧密的联系，

这点我会在今后有关线程池的文章中详细叙述，线程池和异步线程将在第二章中详细阐述下

3 前台线程与后台线程的简单介绍

前台线程：

诸如我们Console程序的主线程，wpf或者sliverlight的界面线程等等，都属于前台线程，一旦前台线程奔溃或者终止，相应的后台

线程都会终止，本章中通过Thread类产生的线程默认都是前台线程，当然我们可以设置Thread的属性让该对象成为后台线程，必须

注意的是，一旦前台线程全部运行完毕，应用程序的进程也会释放，但是假设Console程序中main函数运行完毕，但是其中几个前台

线程还处在运行之中，那么这个Console程序的进程是不会释放的，仍然处于运行之中，直到所有的前台线程都释放为止

后台线程：

和前台线程唯一的区别是，后台线程更加默默无闻，甚至后台线程因某种情况，释放销毁时不会影响到进程，也就是说后台线程释放时

不会导致进程的释放

用一个例子再来说明下前后台线程的区别：有时我们打开outlook 后接受邮件时，程序会失去响应或被卡住，这时候我们去点击outlook时系统会提示 outlook 失去响应，是否等待或者关闭，当我们点击关闭时，其实在程序中关于outlook的所有运行的前台线程被终止，导致了outlook被关闭了，其进程也随之释放消失。但是，当我们在outlook中点击更新邮件时，后台线程会去收取邮件的工作，我们可以在此期间关闭 outlook接受新邮件的后台线程，而不会导致整个outlook的关闭

4 细说下Thread 最为关键的构造函数

相信大家再看过前几章对于线程的介绍后，对线程应该有一个温故的感觉，那么让我们开始对thread这个线程类进行深层次的研究下，

首先要启动一个线程必须将该线程将要做的任务告诉该线程，否则，线程会不知道干什么事导致线程无意义的开启，浪费系统资源，果然，

Thread类的构造函数提供了以下的版本

ThreadStart 和 ParameterThreadStart 参数都是委托，所以可以看出委托其实就是方法的抽象，前者用于不带参数的并且无返回值的

方法的抽象，后者是带object参数的方法的抽象，大家通过以下简单的方法注意下线程如何调用带参数的方法

public class ThreadStartTest 
    {
        //无参数的构造函数
        Thread thread = new Thread(new ThreadStart(ThreadMethod));
        //带有object参数的构造函数
        Thread thread2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(ThreadMethodWithPara));
        public ThreadStartTest() 
        {
            //启动线程1
            thread.Start();
            //启动线程2
            thread2.Start(new Parameter { paraName="Test" });
        }
        static void ThreadMethod() 
        {
           //....
        }
        static void ThreadMethodWithPara(object o) 
        {
            if (o is Parameter) 
            {
               // (o as Parameter).paraName.............
            }
        }




    }


    public class Parameter 
    {
        public string paraName { get; set; }
    }

不带参数的方法似乎很简单的能被调用，只要通过第一个构造函数便行，对于带参数的方法，大家注意下参数是如何传入线程所调用的方法，

当启动线程时，参数通过thread.Start方法传入，于是我们便成功启动了thread线程，大伙可千万不要小看基础啊，往往在复杂的项目中很多

就是因为一些基础导致，所以一定不要忽视它。。。

5 细说下Thread 的 Sleep方法

话说微软对Thread.Sleep方法的解释过于简单，导致许多人会误认为这个方法并不重要，其实这是错误的，其实线程是非常复杂的，

而且我们围绕这个方法来温故下windows系统对于CPU竞争的策略：

所谓抢占式操作系统，就是说如果一个进程得到了 CPU 时间，除非它自己放弃使用 CPU ，否则将完全霸占 CPU 。因此可以看出，

在抢占式操作系统中，操作系统假设所有的进程都是“人品很好”的，会主动退出 CPU 。

发现写到这里貌似真的已经比较复杂了，由于本人对操作系统底层的知识比较匮乏，决定还是引用下别人的理解，顺便自己也学习下

引用：

假设有源源不断的蛋糕（源源不断的时间），一副刀叉（一个CPU），10个等待吃蛋糕的人（10 个进程）。如果是 Unix 操作系统来负责分蛋糕，那么他会这样定规矩：每个人上来吃 1 分钟，时间到了换下一个。最后一个人吃完了就再从头开始。于是，不管这10个人是不是优先级不同、饥饿程度不同、饭量不同，每个人上来的时候都可以吃 1 分钟。当然，如果有人本来不太饿，或者饭量小，吃了30秒钟之后就吃饱了，那么他可以跟操作系统说：我已经吃饱了（挂起）。于是操作系统就会让下一个人接着来。如果是 Windows 操作系统来负责分蛋糕的，那么场面就很有意思了。他会这样定规矩：我会根据你们的优先级、饥饿程度去给你们每个人计算一个优先级。优先级最高的那个人，可以上来吃蛋糕——吃到你不想吃为止。等这个人吃完了，我再重新根据优先级、饥饿程度来计算每个人的优先级，然后再分给优先级最高的那个人。这样看来，这个场面就有意思了——可能有些人是PPMM，因此具有高优先级，于是她就可以经常来吃蛋糕。可能另外一个人的优先级特别低，于是好半天了才轮到他一次（因为随着时间的推移，他会越来越饥饿，因此算出来的总优先级就会越来越高，因此总有一天会轮到他的）。而且，如果一不小心让一个大胖子得到了刀叉，因为他饭量大，可能他会霸占着蛋糕连续吃很久很久，导致旁边的人在那里咽口水。。。而且，还可能会有这种情况出现：操作系统现在计算出来的结果，是5号PPMM总优先级最高——高出别人一大截。因此就叫5号来吃蛋糕。5号吃了一小会儿，觉得没那么饿了，于是说“我不吃了”（挂起）。因此操作系统就会重新计算所有人的优先级。因为5号刚刚吃过，因此她的饥饿程度变小了，于是总优先级变小了；而其他人因为多等了一会儿，饥饿程度都变大了，所以总优先级也变大了。不过这时候仍然有可能5号的优先级比别的都高，只不过现在只比其他的高一点点——但她仍然是总优先级最高的啊。因此操作系统就会说：5号mm上来吃蛋糕……（5号 mm心里郁闷，这不刚吃过嘛……人家要减肥……谁叫你长那么漂亮，获得了那么高的优先级）。那么，Thread.Sleep 函数是干吗的呢？还用刚才的分蛋糕的场景来描述。上面的场景里面，5号MM在吃了一次蛋糕之后，觉得已经有8分饱了，她觉得在未来的半个小时之内都不想再来吃蛋糕了，那么她就会跟操作系统说：在未来的半个小时之内不要再叫我上来吃蛋糕了。这样，操作系统在随后的半个小时里面重新计算所有人总优先级的时候，就会忽略5号mm。Sleep函数就是干这事的，他告诉操作系统“在未来的多少毫秒内我不参与CPU竞争”。

6 细说下Thread 的 join 方法

为什么我要把Thread.Join()方法单独细说下，个人认为join方法非常重要，

在细说前我想再次强调下主线程和子线程的区别:

首先大家肯定知道在Console程序中，主线程自上而下着运行着main函数，假如我们在main函数中新增一个线程thread对象的话，

也就是说，在主线程中再开启一个子线程，同时子线程和主线程可以同时工作（前提是子线程使用Start方法），同理，假如我在这

个子线程中再开辟一个属于这个子线程的子线程，同理这3个爷爷，父亲，儿子线程也可以使用Start()方法一起工作，假如在主线

程中添加2个thread对象并开启，那么这2 线程便属于同一层次的线程（兄弟线程）（和优先级无关,只同一位置层次上的兄弟），

有可能上述的让你觉得郁闷或者难以理解？没关系看简单例子就能够理解了

public static void ShowFatherAndSonThread(Thread grandFatherThread)
        {
            Console.WriteLine("爷爷主线程名：{0}", grandFatherThread.Name);
            Thread brotherThread = new Thread(new ThreadStart(() => { Console.WriteLine("兄弟线程名：{0}", Thread.CurrentThread.Name); }));
            Thread fatherThread = new Thread(new ThreadStart(
                () =>
                {
                    Console.WriteLine("父亲线程名：{0}", Thread.CurrentThread.Name);
                    Thread sonThread = new Thread(new ThreadStart(() =>
                    {
                        Console.WriteLine("儿子线程名：{0}", Thread.CurrentThread.Name);
                    }));
                    sonThread.Name = "SonThread";
                    sonThread.Start();
                }
                    ));
            fatherThread.Name = "FatherThread";
            brotherThread.Name="BrotherThread";
            fatherThread.Start();
            brotherThread.Start();
        }

言归正传让我们温故下Jion方法,先看msdn中是怎么解释的：

继续执行标准的 COM 和 SendMessage 消息泵处理期间，阻塞调用线程，直到某个线程终止为止。

大家把注意力移到后面红色的部分，什么是“调用线程”呢？如果你理解上述线程关系的话,可能已经理解了，主线程（爷爷辈）的调用了父亲线程，

父亲线程调用了儿子线程，假设现在我们有一个奇怪的需求，必须开启爷爷辈和父亲辈的线程但是，爷爷辈线程必须等待父亲线程结束后再进行,

这该怎么办？这时候Join方法上场了，我们的目标是阻塞爷爷线程，那么后面的工作就明确了，让父亲线程（thread）对象去调用join方法就行

一下是个很简单的例子，让大家再深入理解下。

public static void ThreadJoin()
        {
            Console.WriteLine("我是爷爷辈线程,子线程马上要来工作了我得准备下让个位给他。");
            Thread t1 = new Thread(
                new ThreadStart
                    (
                     () =>
                     {
                         for (int i = 0; i < 10; i++)
                         {
                             if (i == 0)
                                 Console.WriteLine("我是父亲线层{0}, 完成计数任务后我会把工作权交换给主线程", Thread.CurrentThread.Name);
                             else
                             {
                                 Console.WriteLine("我是父亲线层{0}, 计数值:{1}", Thread.CurrentThread.Name, i);
                             }
                             Thread.Sleep(1000);
                         }
                     }
                    )
                );
            t1.Name = "线程1";
            t1.Start();
            //调用join后调用线程被阻塞
            t1.Join();
            Console.WriteLine("终于轮到爷爷辈主线程干活了");
        }

代码中当父亲线程启动后会立即进入Jion方法，这时候调用该线程爷爷辈线程被阻塞，直到父亲线程中的方法执行完毕为止，最后父亲线程将控制

权再次还给爷爷辈线程，输出最后的语句。聪明的你肯定会问：兄弟线程怎么保证先后顺序呢？很明显如果不使用join，一并开启兄弟线程后结果

是随机的不可预测的（暂时不考虑线程优先级），但是我们不能在兄弟线程全都开启后使用join，这样阻塞了父亲线程，而对兄弟线程是无效的，

其实我们可以变通一下，看以下一个很简单的例子：

public static void ThreadJoin2()
        {
            IList<Thread> threads = new List<Thread>();
            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                Thread t = new Thread(
                    new ThreadStart(
                        () =>
                        {


                            for (int j = 0; j < 10; j++)
                            {
                                if (j == 0)
                                    Console.WriteLine("我是线层{0}, 完成计数任务后我会把工作权交换给其他线程", Thread.CurrentThread.Name);
                                else
                                {
                                    Console.WriteLine("我是线层{0}, 计数值:{1}", Thread.CurrentThread.Name, j);
                                }


                                Thread.Sleep(1000);
                            }
                        }));
                t.Name = "线程" + i;
                //将线程加入集合
                threads.Add(t);
            }


            foreach (var thread in threads)
            {
                thread.Start();
                //每次按次序阻塞调用次方法的线程
                thread.Join();
            }
        }

输出结果：

但是这样我们即便能达到这种效果，也会发现其中存在着不少缺陷：

1：必须要指定顺序

2：一旦一个运行了很久，后续的线程会一直等待很久

3: 很容易产生死锁

从前面2个例子能够看出 jion是利用阻塞调用线程的方式进行工作，我们可以根据需求的需要而灵活改变线程的运行顺序，但是在复杂的项目或业务中

对于jion方法的调试和纠错也是比较困难的。

7 细说下Thread 的 Abort和 Interrupt方法

c# 温故而知新： 线程篇(一) 上

c# 温故而知新：线程篇(一) 上