如何取消后台線程的執行

介紹

在使用多線程模型進行編程時，經常遇到的問題之一是，當我們關閉前台的UI線程時，后台的輔助線程仍然處於活動狀態，從而導致整個應用程序無法正常退出。這時我們需要一種較安全的方式來結束后台線程的運行，這樣我們可以隨時結束后台線程的運行，並且在線程結束時進行相應的資源清理工作（例如將內存數據寫入硬盤）。.net框架提供了一些工具來實現該功能。

目錄

• IsBackground屬性
• Abort方法
• 輪循方式
• 取消阻塞的線程

IsBackgound屬性

Thread類提供了IsBackground屬性，當線程的IsBackground屬性被設置為true時，表示此線程為后台工作線程。當一個應用程序結束時，它的所有后台線程會自動的被結束執行。如果你有一個后台線程偵聽Socket連接，並且正在被阻塞，那么這時候通過設置線程的IsBackground屬性為True,使它自動隨應用程序的結束而結束是比較合適的。但在這種情況下，線程會靜悄悄的結束，它不會引發任何異常，你的線程沒有機會執行一些需要的清理代碼。例如，內存中的數據可能會來不及寫入磁盤，從而造成丟失數據。

Abort方法

可以調用Thread類的Abort方法來強制終制線程。上調用此方法時，線程上引發ThreadAbortException，並導至線程終結，通過捕獲該異常，可以執行一些資源清理代碼。但這種模式也有一些問題，主要是難以知道線程上的代碼執行到什么地方，所有相應的資源清理代碼也難以編寫。總的來說這是一種比較粗暴的終止線程執行的方法，通常來說是不推薦使用的。

輪循方式

如果后台線程將執行一個很長的計算，那么可以將計算隔成若干小段，並經常檢查是否需要取消線程。.NET框架提供了CancellationTokenSource類來作為線程取消的統一模式。例如：

 public class Example
    {
        public static void Main()
        {
            CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
            var thread = new Thread(ThreadWork);
            thread.Start(cts.Token);
            while (true)
            {
                if(Console.ReadKey().KeyChar == 'c')
                {
                    Console.WriteLine("請求取消線程的執行");
                    cts.Cancel();
                    break;
                }
            }
            Console.ReadLine();
        }

        private static void ThreadWork(object state)
        {
            CancellationToken cancellationToken = (CancellationToken)state;

            while (true)
            {
                // 檢查是否取消
                if(cancellationToken.IsCancellationRequested)
                {
                    Console.WriteLine("線程已經取消了");
                    Console.WriteLine("線程的資源已經清理完成。");
                    break;
                }
                // 模擬工作
                Thread.SpinWait(500000);
                Console.WriteLine("我還在工作。");
            }
        }
    }

取消阻塞的線程

上面的示例中，后台線程會長時間進行計算，但更多的時候，線程會由於等待某個事件，從而進入阻塞狀態。這個時候，實際上線程已經不再執行狀態了，很明顯，它沒有機會去檢查取消標志。 那么，該如何解決這個問題呢？CancellationToken的WaitHandle屬性提供了解答。WaitHandle類有一個靜態方法WaitAny,它可以同時等待多個事件，當多個事件中的任意一個有效時，線程都會從阻塞狀態中返回。可以根據WaitAny方法的返回值來判斷發生了什么事件，從而相應的執行代碼。例子：

    public class Example
    {
        private static int Value;

        public static void Main()
        {
            var autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);
            var cts = new CancellationTokenSource();
            var state = new { ValueAvailableEvent = autoResetEvent, CancellationToken = cts.Token };
            var threadConsumer = new Thread(ConsumerThreadWork);
            var threadProducter = new Thread(ProducterThreadWork);

            threadConsumer.Start(state);
            threadProducter.Start(state);

            while (true)
            {
                if (Console.ReadKey().KeyChar == 'c')
                {
                    Console.WriteLine("請求取消線程的執行");
                    cts.Cancel();
                    break;
                }
            }
            Console.ReadLine();

        }
        public static void ProducterThreadWork(dynamic state)
        {
            var valueAvailableEvent = (AutoResetEvent)state.ValueAvailableEvent;
            var cancellationToken = (CancellationToken)state.CancellationToken;
            var rand = new Random();
            while (!cancellationToken.IsCancellationRequested)
            {
                Value = rand.Next();
                Console.WriteLine("\r\n產生一個值{0}", Value);
                valueAvailableEvent.Set();
                Thread.Sleep(500);
            }

            Console.WriteLine("生產者線程被取消。");
        }

        public static void ConsumerThreadWork(dynamic state)
        {
            var valueAvailableEvent = (AutoResetEvent)state.ValueAvailableEvent;
            var cancellationToken = (CancellationToken)state.CancellationToken;
            var events = new[] { valueAvailableEvent, cancellationToken.WaitHandle };

            while (true)
            {
                var eventIndex = WaitHandle.WaitAny(events);
                // 處理數據
                if (eventIndex == 0)
                {
                    Console.WriteLine("處理值{0}。", Value);
                }
                // 處理取消事件
                else if (eventIndex == 1)
                {
                    Console.WriteLine("消費者線程被取消。");
                    break;
                }
            }
        }
    }

在上面的例子中，有三個線程，分別是UI線程，生產者線程和消費者線程。其中生產者線程每隔一秒產生一個有效數值，並將數據保存到Value字段中，而消費者線程等待值的產生，這個等待的過程是阻塞的。消費都線程通過WaitHandle.WaitAny方法來同時等待值有效事件或者取消事件，當任意一個事件有效時，線程都將繼續，並且通過返回的值來判斷發生的事件，並作相應的處理。

總結

多線程模型中的線程取消問題還是比較復雜的。Thread.IsBackground屬性提供了在前台線程結束后自動結束線程的方法。Thread.Abort方法提供了一種“粗暴”的結束線程的方法。CancellationTokenSource類則是線程取消的標准模式，我們應當更多的使用這種模式。文章寫的不多，基本是字數不夠，代碼來湊，大家伙將就的看看吧。