進程與線程詳細解釋

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目錄

[1]CPU,進程與線程 [2]線程的參數傳遞 [3]線程的執行 [4]線程同步 [5]WinForm中的多線程

　　進程（process）和線程（thread）是操作系統的基本概念，但是它們比較抽象，不容易掌握，最近，我讀到一篇材料，發現了一個很好的類比，可以把它們解釋的清晰易懂。為接下來學習多線程編程做准備

一.CPU,進程與線程：

　　計算機的核心是CPU，它承擔了所有的計算任務。它就像一座工廠，時刻在運行。假定工廠的電力有限，一次只能供給一個車間使用。也就是說，一個車間開工的時候，其他的車間必須停工。背后的含義就是，單個CPU一次只能運行一個任務

• • 進程就好比工廠車間，它代表CPU所能處理的單個任務。任一時刻，CPU總是運行一個進程，其它進程處於非運行狀態
  • 一個車間里，可以有很多工人。他們協同完成一個任務！（線程就好比車間里的工人。一個進程可以包括多個線程）
  • 車間里的空間是工人們共享的，比如許多房間是每個工人都可以進出的。這象征一個進程的內存空間是共享的，每個線程都可以使用這些共享內存
  • 可是每個房間的大小不同，有些房間最多只能容納一個人，比如廁所。里面有人的時候，其他人就不能進去了。這代表一個線程使用某些共享內存時，其他線程必須等他結束，才能使用這一塊內存
  • 一個防止他人進入的簡單方法，就是門口加一把鎖。先到的人鎖上門，后到的人看到上鎖，就在門口排隊，等鎖打開在進去。這就叫“互斥鎖”（Mutual exclusion，縮寫Mutex）,防止多個線程同時讀寫某一塊內存區域
  • 還有些房間，可以同時容納n個人，比如廚房。也就是說，如果人數大於n，多出來的人只能在外面等着。這好比某些內存區域，只能供給固定數目的線程使用
    • 解決方法，就在門口掛n把鎖。進去的人就取一把鑰匙，出來時再把鑰匙掛回原處。后到的人發現鑰匙架空了，就知道必須在門口排隊等着了。這種做法就叫“信號量”（Semaphore），用來保證多個線程不會互相沖突

二.線程的參數傳遞：

　　一個 exe 運行一次就會產生一個進程，一個進程里至少有一個線程：主線程。我們平時寫的控制台程序默認就是單線程的，代碼從上往下執行，一行執行完了再執行下一行

• • 線程先創建的線程，不一定最先執行（先創建的線程，最先執行的概率會更高點）
  • 哪個線程最先執行由操作系統調度

1.沒有進行參數傳遞：

static void Main(string[] args)
{
    int i = 5;
    Thread thread = new Thread(() =>
    {
        Console.WriteLine("i="+i);   //輸出i=6,這里也有可能i=5,就是當i=6執行之前就執行了這段代碼
    });
    thread.Start();
    i = 6;
    Console.ReadKey();  
}

2.參數傳遞：

static void Main(string[] args)
{
    int i = 5;
    Thread thread = new Thread((obj) =>
    {
        Console.WriteLine("i=" + obj);   //輸出i=5，這里取的就是 thread.Start(i);i=5的值
    });
    thread.Start(i);
    i = 6;
    Console.ReadKey();  
}

三.線程的執行：

　　線程默認是“非后台線程”，一個程序必須所有“非后台線程”執行結束后程序才會退出。

　　把線程設置為“后台線程”后，所有“非后台線程”執行結束后程序就會退出，不會等后台線程”執行結束

 　　thread.IsBackground = true;           //設置為后台線程

 　　Thread.Sleep(1000)                       //讓當前線程睡眠多長時間

1.線程的優先級：

　　thread.Priority = ThreadPriority.Normal;            //可以設置5個優先級，優先級高的被執行的次數會多的點，平時就設置一個Normal就可以了

2.線程的終止：

　　 thread.Abort()                            //終止這個線程

　　 解析：

　　　　會在當前執行的代碼上“無風起浪”的拋出 ThreadAbortException。來終止當前線程的執行，在程序中，一般不需要捕獲處理這個異常

3.喚醒線程：

static void Main(string[] args)
{
    Thread thread1 = new Thread(() => {
        try
        {
            Thread.Sleep(5000);
        }
        catch (ThreadInterruptedException)
        {
            Console.WriteLine("喚醒了線程");
        }
    });
    thread1.Start();
    Console.ReadKey();
}

　　　　thread1.Interrupt();     //喚醒線程就會執行ThreadInterruptedException中catch的方法里面的喚醒方法

　　　　Sleep 是靜態方法，只能是自己主動要求睡，別人不能命令他睡

四.線程同步：

 　　線程同步：就是解決多個線程同時操作一個資源的問題

　　　　thread1.Join();                //代表等待thread1線程執行完畢

示例代碼：

class Program
{
    private static int count = 0;
    static void Main(string[] args)
    {
        Thread thread1 = new Thread(() => {
            for (int i = 0; i < 1000; i++)
            {
                count++;
                Thread.Sleep(1);
            }
            
        });
        Thread thread2 = new Thread(() => {
            for (int i = 0; i < 1000; i++)
            {
                count++;
                Thread.Sleep(1);
            }
        });
        thread1.Start();
        thread2.Start();
        thread1.Join();
        thread2.Join();
        Console.WriteLine(count);
        Console.ReadKey();
    }
}

 解決多個線程同時操作一個資源：用lock加鎖，鎖定一個資源。同時只能有一個線程進入 lock 的對象的范圍，其他 lock 的線程就要等待

方法一：

class Program
{
    private static int count = 0;
    private static object locker = new object();
    static void Main(string[] args)
    {
        Thread thread1 = new Thread(() => {
            for (int i = 0; i < 1000; i++)
            {
                lock (locker)
                {
                    count++;
                }
                Thread.Sleep(1);
            }
            
        });
        Thread thread2 = new Thread(() => {
            for (int i = 0; i < 1000; i++)
            {
                lock (locker)
                {
                    count++;
                }
                Thread.Sleep(1);
            }
        });
        thread1.Start();
        thread2.Start();
        thread1.Join();
        thread2.Join();
        Console.WriteLine(count);
        Console.ReadKey();
    }
}

 方法二：

　　方法上標注 [MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]，這樣一個方法只能同時被一個線程訪問

方法三：

　　 lock 關鍵字就是對 Monitor 的簡化調用，lock 最終就編譯成 Monitor

static void QuQian(string name)
{
    Monitor.Enter(locker);//等待沒有人鎖定 locker 對象，我就鎖定它，然后繼續執行
    try
    {
        Console.WriteLine(name + "查看一下余額" + money);
        int yue = money - 1;
        Console.WriteLine(name + "取錢");
        money = yue;//故意這樣寫，寫成 money--其實就沒問題
        Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + money);
    }
    finally
    {
        Monitor.Exit(locker);//釋放 locker 對象的鎖
    }
}            

　　　　Monitor.TryEnter(locker)       //TryEnter 方法，如果 Enter 的時候有人在占用鎖，它不會等待，而是會返回false

五.WinForm中的多線程：

　　使用 WebClient 獲取一個網頁然后顯示到 WinForm 中，界面會卡。因為網絡操作阻塞了主線程.對於比較耗時的操作，放到子線程中

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(state=>{
        WebClient wc = new WebClient();
        string html= wc.DownloadString("https://github.com/");
        //TextBox.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;    不要使用這個
        this.BeginInvoke(new Action(()=>{
            textBox1.Text = html;
        }));
    });
}