C#Thread类的应用

一、C# Thread类的基本用法

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通过System.Threading.Thread类可以开始新的线程，并在线程堆栈中运行静态或实例方法。可以通过Thread类的的构造方法传递一个无参数，并且不返回值（返回void）的委托(ThreadStart)，这个委托的定义如下：

[ComVisibleAttribute(true)]

public delegate void ThreadStart()

我们可以通过如下的方法来建立并运行一个线程。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. using System;  
    2.   
  
  
  
  2. using System.Collections.Generic;  
    3.   
  
  
  
  3. using System.Linq;  
    4.   
  
  
  
  4. using System.Text;  
    5.   
  
  
  
  5. using System.Threading;  
    6.   
  
  
  
  6.  
    7.   
  
  
  
  7. namespace MyThread  
    8.   
  
  
  
  8. {  
    9.   
  
  
  
  9.     class Program  
    10.   
  
  
  
  10.     {  
    11.   
  
  
  
  11.         public static void myStaticThreadMethod()  
    12.   
  
  
  
  12.         {  
    13.   
  
  
  
  13.             Console.WriteLine("myStaticThreadMethod");  
    14.   
  
  
  
  14.         }  
    15.   
  
  
  
  15.         static void Main(string[] args)  
    16.   
  
  
  
  16.         {  
    17.   
  
  
  
  17.             Thread thread1 = new Thread(myStaticThreadMethod);  
    18.   
  
  
  
  18.             thread1.Start();  // 只要使用Start方法，线程才会运行  
    19.   
  
  
  
  19.         }  
    20.   
  
  
  
  20.     }  
    21.   
  
  
  
  21. }  
    22.   
  
  
  
  22.  
    23.

除了运行静态的方法，还可以在线程中运行实例方法，代码如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. using System;  
    2.   
  
  
  
  2. using System.Collections.Generic;  
    3.   
  
  
  
  3. using System.Linq;  
    4.   
  
  
  
  4. using System.Text;  
    5.   
  
  
  
  5. using System.Threading;  
    6.   
  
  
  
  6.  
    7.   
  
  
  
  7. namespace MyThread  
    8.   
  
  
  
  8. {  
    9.   
  
  
  
  9.     class Program  
    10.   
  
  
  
  10.     {  
    11.   
  
  
  
  11.         public void myThreadMethod()  
    12.   
  
  
  
  12.         {  
    13.   
  
  
  
  13.             Console.WriteLine("myThreadMethod");  
    14.   
  
  
  
  14.         }  
    15.   
  
  
  
  15.         static void Main(string[] args)  
    16.   
  
  
  
  16.         {  
    17.   
  
  
  
  17.             Thread thread2 = new Thread(new Program().myThreadMethod);  
    18.   
  
  
  
  18.             thread2.Start();  
    19.   
  
  
  
  19.         }  
    20.   
  
  
  
  20.     }  
    21.   
  
  
  
  21. }  
    22.   
  
  
  
  22.  
    23.

如果读者的方法很简单，或出去某种目的，也可以通过匿名委托或Lambda表达式来为Thread的构造方法赋值，代码如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. Thread thread3 = new Thread(delegate() { Console.WriteLine("匿名委托"); });  
    2.   
  
  
  
  2. thread3.Start();  
    3.   
  
  
  
  3.  
    4.   
  
  
  
  4. Thread thread4 = new Thread(( ) => { Console.WriteLine("Lambda表达式"); });  
    5.   
  
  
  
  5. thread4.Start();  
    6.   
  
  
  
  6.  
    7.

其中Lambda表达式前面的( )表示没有参数。

为了区分不同的线程，还可以为Thread类的Name属性赋值，代码如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. Thread thread5 = new Thread(() => { Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name); });  
    2.   
  
  
  
  2. thread5.Name = "我的Lamdba";  
    3.   
  
  
  
  3. thread5.Start(); 
    4.

如果将上面thread1至thread5放到一起执行，由于系统对线程的调度不同，输出的结果是不定的，如图1是一种可能的输出结果。

 

图1

二、 定义一个线程类

我们可以将Thread类封装在一个MyThread类中，以使任何从MyThread继承的类都具有多线程能力。MyThread类的代码如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. using System;  
    2.   
  
  
  
  2. using System.Collections.Generic;  
    3.   
  
  
  
  3. using System.Linq;  
    4.   
  
  
  
  4. using System.Text;  
    5.   
  
  
  
  5. using System.Threading;  
    6.   
  
  
  
  6. namespace MyThread  
    7.   
  
  
  
  7. {  
    8.   
  
  
  
  8.    abstract class MyThread  
    9.   
  
  
  
  9.     {  
    10.   
  
  
  
  10.        Thread thread = null;  
    11.   
  
  
  
  11.  
    12.   
  
  
  
  12.        abstract public void run();      
    13.   
  
  
  
  13.  
    14.   
  
  
  
  14.         public void start()  
    15.   
  
  
  
  15.         {  
    16.   
  
  
  
  16.             if (thread == null)  
    17.   
  
  
  
  17.                 thread = new Thread(run);  
    18.   
  
  
  
  18.             thread.Start();  
    19.   
  
  
  
  19.         }  
    20.   
  
  
  
  20.     }  
    21.   
  
  
  
  21. }  
    22.   
  
  
  
  22.  
    23.

可以用下面的代码来使用MyThread类。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. class NewThread : MyThread  
    2.   
  
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  
  3.       override public void run()  
    4.   
  
  
  
  4.       {  
    5.   
  
  
  
  5.           Console.WriteLine("使用MyThread建立并运行线程");  
    6.   
  
  
  
  6.       }  
    7.   
  
  
  
  7.   }  
    8.   
  
  
  
  8.  
    9.   
  
  
  
  9.   static void Main(string[] args)  
    10.   
  
  
  
  10.   {  
    11.   
  
  
  
  11.  
    12.   
  
  
  
  12.       NewThread nt = new NewThread();  
    13.   
  
  
  
  13.       nt.start();  
    14.   
  
  
  
  14.   }  
    15.   
  
  
  
  15.  
    16.

我们还可以利用MyThread来为线程传递任意复杂的参数。详细内容见下节。

三、C# Thread类：为线程传递参数

Thread类有一个带参数的委托类型的重载形式。这个委托的定义如下：

[ComVisibleAttribute(false)]

public delegate void ParameterizedThreadStart(Object obj)

这个Thread类的构造方法的定义如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. public Thread(ParameterizedThreadStart start); 
    2.

下面的代码使用了这个带参数的委托向线程传递一个字符串参数：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. public static void myStaticParamThreadMethod(Object obj)  
    2.   
  
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  
  3.     Console.WriteLine(obj);  
    4.   
  
  
  
  4. }  
    5.   
  
  
  
  5.  
    6.   
  
  
  
  6. static void Main(string[] args)  
    7.   
  
  
  
  7. {  
    8.   
  
  
  
  8.       Thread thread = new Thread(myStaticParamThreadMethod);  
    9.   
  
  
  
  9.       thread.Start("通过委托的参数传值");  
    10.   
  
  
  
  10. }  
    11.   
  
  
  
  11.  
    12.

要注意的是，如果使用的是不带参数的委托，不能使用带参数的Start方法运行线程，否则系统会抛出异常。但使用带参数的委托，可以使用thread.Start()来运行线程，这时所传递的参数值为null。

也可以定义一个类来传递参数值，如下面的代码如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. class MyData  
    2.   
  
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  
  3.     private String d1;  
    4.   
  
  
  
  4.     private int d2;  
    5.   
  
  
  
  5.     public MyData(String d1, int d2)  
    6.   
  
  
  
  6.     {  
    7.   
  
  
  
  7.           this.d1 = d1;  
    8.   
  
  
  
  8.           this.d2 = d2;  
    9.   
  
  
  
  9.     }  
    10.   
  
  
  
  10.     public void threadMethod()  
    11.   
  
  
  
  11.     {  
    12.   
  
  
  
  12.           Console.WriteLine(d1);  
    13.   
  
  
  
  13.           Console.WriteLine(d2);  
    14.   
  
  
  
  14.     }  
    15.   
  
  
  
  15. }  
    16.   
  
  
  
  16.  
    17.   
  
  
  
  17. MyData myData = new MyData("abcd",1234);  
    18.   
  
  
  
  18. Thread thread = new Thread(myData.threadMethod);  
    19.   
  
  
  
  19. thread.Start();  
    20.   
  
  
  
  20.  
    21.

如果使用在第二节定义的MyThread类，传递参数会显示更简单，代码如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. class NewThread : MyThread  
    2.   
  
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  
  3.     private String p1;  
    4.   
  
  
  
  4.     private int p2;  
    5.   
  
  
  
  5.     public NewThread(String p1, int p2)  
    6.   
  
  
  
  6.     {  
    7.   
  
  
  
  7.         this.p1 = p1;  
    8.   
  
  
  
  8.         this.p2 = p2;  
    9.   
  
  
  
  9.     }  
    10.   
  
  
  
  10.  
    11.   
  
  
  
  11.     override public void run()  
    12.   
  
  
  
  12.     {  
    13.   
  
  
  
  13.         Console.WriteLine(p1);  
    14.   
  
  
  
  14.         Console.WriteLine(p2);  
    15.   
  
  
  
  15.     }  
    16.   
  
  
  
  16. }  
    17.   
  
  
  
  17.  
    18.   
  
  
  
  18. NewThread newThread = new NewThread("hello world", 4321);  
    19.   
  
  
  
  19. newThread.start();  
    20.   
  
  
  
  20.  
    21.

四、前台和后台线程

使用Thread建立的线程默认情况下是前台线程，在进程中，只要有一个前台线程未退出，进程就不会终止。主线程就是一个前台线程。而后台线程不管线程是否结束，只要所有的前台线程都退出（包括正常退出和异常退出）后，进程就会自动终止。一般后台线程用于处理时间较短的任务，如在一个Web服务器中可以利用后台线程来处理客户端发过来的请求信息。而前台线程一般用于处理需要长时间等待的任务，如在Web服务器中的监听客户端请求的程序，或是定时对某些系统资源进行扫描的程序。下面的代码演示了前台和后台线程的区别。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. public static void myStaticThreadMethod()  
    2.   
  
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  
  3.     Thread.Sleep(3000);  
    4.   
  
  
  
  4. }  
    5.   
  
  
  
  5.  
    6.   
  
  
  
  6. Thread thread = new Thread(myStaticThreadMethod);  
    7.   
  
  
  
  7. // thread.IsBackground = true;  
    8.   
  
  
  
  8. thread.Start();  
    9.

如果运行上面的代码，程序会等待3秒后退出，如果将注释去掉，将thread设成后台线程，则程序会立即退出。

要注意的是，必须在调用Start方法之前设置线程的类型，否则一但线程运行，将无法改变其类型。

通过BeginXXX方法运行的线程都是后台线程。

五、C# Thread类：判断多个线程是否都结束的两种方法

确定所有线程是否都完成了工作的方法有很多，如可以采用类似于对象计数器的方法，所谓对象计数器，就是一个对象被引用一次，这个计数器就加1，销毁引用就减1，如果引用数为0，则垃圾搜集器就会对这些引用数为0的对象进行回收。

方法一：线程计数器

线程也可以采用计数器的方法，即为所有需要监视的线程设一个线程计数器，每开始一个线程，在线程的执行方法中为这个计数器加1，如果某个线程结束（在线程执行方法的最后为这个计数器减1），为这个计数器减1。然后再开始一个线程，按着一定的时间间隔来监视这个计数器，如是棕个计数器为0，说明所有的线程都结束了。当然，也可以不用这个监视线程，而在每一个工作线程的最后（在为计数器减1的代码的后面）来监视这个计数器，也就是说，每一个工作线程在退出之前，还要负责检测这个计数器。使用这种方法不要忘了同步这个计数器变量啊，否则会产生意想不到的后果。

方法二：使用Thread.join方法

join方法只有在线程结束时才继续执行下面的语句。可以对每一个线程调用它的join方法，但要注意，这个调用要在另一个线程里，而不要在主线程，否则程序会被阻塞的。

个人感觉这种方法比较好。

线程计数器方法演示：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1.     class ThreadCounter : MyThread  
    2.   
  
  
  
  2.     {  
    3.   
  
  
  
  3.         private static int count = 0;  
    4.   
  
  
  
  4.         private int ms;  
    5.   
  
  
  
  5.         private static void increment()  
    6.   
  
  
  
  6.         {  
    7.   
  
  
  
  7.             lock (typeof(ThreadCounter))  // 必须同步计数器  
    8.   
  
  
  
  8.             {  
    9.   
  
  
  
  9.                 count++;  
    10.   
  
  
  
  10.             }  
    11.   
  
  
  
  11.         }  
    12.   
  
  
  
  12.         private static void decrease()  
    13.   
  
  
  
  13.         {  
    14.   
  
  
  
  14.             lock (typeof(ThreadCounter))  
    15.   
  
  
  
  15.             {  
    16.   
  
  
  
  16.                 count--;  
    17.   
  
  
  
  17.             }  
    18.   
  
  
  
  18.         }  
    19.   
  
  
  
  19.         private static int getCount()  
    20.   
  
  
  
  20.         {  
    21.   
  
  
  
  21.             lock (typeof(ThreadCounter))  
    22.   
  
  
  
  22.             {  
    23.   
  
  
  
  23.                 return count;  
    24.   
  
  
  
  24.             }  
    25.   
  
  
  
  25.         }  
    26.   
  
  
  
  26.         public ThreadCounter(int ms)  
    27.   
  
  
  
  27.         {  
    28.   
  
  
  
  28.             this.ms = ms;  
    29.   
  
  
  
  29.         }  
    30.   
  
  
  
  30.         override public void run()  
    31.   
  
  
  
  31.         {  
    32.   
  
  
  
  32.             increment();  
    33.   
  
  
  
  33.             Thread.Sleep(ms);  
    34.   
  
  
  
  34.             Console.WriteLine(ms.ToString()+"毫秒任务结束");  
    35.   
  
  
  
  35.             decrease();  
    36.   
  
  
  
  36.             if (getCount() == 0)  
    37.   
  
  
  
  37.                 Console.WriteLine("所有任务结束");  
    38.   
  
  
  
  38.         }  
    39.   
  
  
  
  39.     }  
    40.   
  
  
  
  40.  
    41.   
  
  
  
  41.  
    42.   
  
  
  
  42. ThreadCounter counter1 = new ThreadCounter(3000);  
    43.   
  
  
  
  43. ThreadCounter counter2 = new ThreadCounter(5000);  
    44.   
  
  
  
  44. ThreadCounter counter3 = new ThreadCounter(7000);  
    45.   
  
  
  
  45.  
    46.   
  
  
  
  46. counter1.start();  
    47.   
  
  
  
  47. counter2.start();  
    48.   
  
  
  
  48. counter3.start();  
    49.   
  
  
  
  49.  
    50.

上面的代码虽然在大多数的时候可以正常工作，但却存在一个隐患，就是如果某个线程，假设是counter1，在运行后，由于某些原因，其他的线程并未运行，在这种情况下，在counter1运行完后，仍然可以显示出“所有任务结束”的提示信息，但是counter2和counter3还并未运行。为了消除这个隐患，可以将increment方法从run中移除，将其放到ThreadCounter的构造方法中，在这时，increment方法中的lock也可以去掉了。代码如：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. public ThreadCounter(int ms)  
    2.   
  
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  
  3.     this.ms = ms;  
    4.   
  
  
  
  4.     increment();  
    5.   
  
  
  
  5. } 
    6.

运行上面的程序后，将显示如图2的结果。

 

图2

使用Thread.join方法演示

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. private static void threadMethod(Object obj)  
    2.   
  
  
  
  2. {  
    3.   
  
  
  
  3.     Thread.Sleep(Int32.Parse(obj.ToString()));  
    4.   
  
  
  
  4.     Console.WriteLine(obj + "毫秒任务结束");  
    5.   
  
  
  
  5. }  
    6.   
  
  
  
  6. private static void joinAllThread(object obj)  
    7.   
  
  
  
  7. {  
    8.   
  
  
  
  8.     Thread[] threads = obj as Thread[];  
    9.   
  
  
  
  9.     foreach (Thread t in threads)  
    10.   
  
  
  
  10.         t.Join();  
    11.   
  
  
  
  11.     Console.WriteLine("所有的线程结束");  
    12.   
  
  
  
  12. }  
    13.   
  
  
  
  13.  
    14.   
  
  
  
  14. static void Main(string[] args)  
    15.   
  
  
  
  15. {  
    16.   
  
  
  
  16.     Thread thread1 = new Thread(threadMethod);  
    17.   
  
  
  
  17.     Thread thread2 = new Thread(threadMethod);  
    18.   
  
  
  
  18.     Thread thread3 = new Thread(threadMethod);  
    19.   
  
  
  
  19.  
    20.   
  
  
  
  20.      thread1.Start(3000);  
    21.   
  
  
  
  21.      thread2.Start(5000);  
    22.   
  
  
  
  22.      thread3.Start(7000);  
    23.   
  
  
  
  23.  
    24.   
  
  
  
  24.      Thread joinThread = new Thread(joinAllThread);  
    25.   
  
  
  
  25.      joinThread.Start(new Thread[] { thread1, thread2, thread3 });  
    26.   
  
  
  
  26.  
    27.   
  
  
  
  27. }  
    28.   
  
  
  
  28.  
    29.

在运行上面的代码后，将会得到和图2同样的运行结果。上述两种方法都没有线程数的限制，当然，仍然会受到操作系统和硬件资源的限制。

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