概述
現代程序開發過程中不可避免會使用到多線程相關的技術，之所以要使用多線程，主要原因或目的大致有以下幾個：
1、 業務特性決定程序就是多任務的，比如，一邊采集數據、一邊分析數據、同時還要實時顯示數據；
2、 在執行一個較長時間的任務時，不能阻塞UI界面響應，必須通過后台線程處理；
3、 在執行批量計算密集型任務時，采用多線程技術可以提高運行效率。
傳統使用的多線程技術有：
- Thread & ThreadPool
- Timer
- BackgroundWorker
目前，這些技術都不再推薦使用了，目前推薦采用基於任務的異步編程模型，包括並行編程和Task的使用。
Concurrency並發和Multi-thread多線程不同
你在吃飯的時候，突然來了電話。
- 你吃完飯再打電話，這既不並發也不多線程
- 你吃一口飯，再打電話說一句話，然后再吃飯，再說一句話，這是並發，但不多線程。
- 你有2個嘴巴。一個嘴巴吃飯，一個嘴巴打電話。這就是多線程，也是並發。
並發：表示多個任務同時執行。但是有可能在內核是串行執行的。任務被分成了多個時間片，不斷切換上下文執行。
多線程：表示確實有多個處理內核，可同時處理多個任務。
一、並發編程：
使用ThreadPool輪詢並發
方法是使用一個List（或其他容器）把所有的對象放進去，創建一個線程（為了防止UI假死，由於這個線程創建后會一直執行切運算密集，所以使用TheadPool和Thread差別不大），在這個線程中使用foreach(或for)循環依次對每個對象執行ReceiveData方法，每次執行的時候創建一個線程池線程來執行。代碼如下：
使用Task輪詢並發
方法與ThreadPool類似，只是每次創建線程池線程執行ReceiveData方法時是通過Task創建的線程。代碼如下所示：
二、並行編程：
private static bool IsPrimeNumber(int number)
{
if (number < 1)
{
return false;
}
if (number == 1 && number == 2)
{
return true;
}
for (int i = 2; i < number; i++)
{
if (number % i == 0)
{
return false;
}
}
return true;
}
如果不采用並行編程，常規實現方法：
for (int i = 1; i <= 10000; i++) { bool b = IsPrimeNumber(i); Console.WriteLine($"{i}:{b}"); }
采用並行編程方法
Parallel.For(1, 10000, x=> { bool b = IsPrimeNumber(x); Console.WriteLine($"{i}:{b}"); })
Parallel類還有一個ForEach方法，使用和For類似。
三、 線程（或任務）同步
線程同步還有一個比較好的辦法就是采用ManualResetEvent 和AutoResetEvent ：
public partial class Form1 : Form
{
private ManualResetEvent manualResetEvent = new ManualResetEvent(false);
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
{
this.btnStart.Enabled = false;
this.btnStop.Enabled = true;
manualResetEvent.Reset();
Task.Run(() => WorkThread());
}
private void btnStop_Click(object sender, EventArgs e)
{
manualResetEvent.Set();
}
private void WorkThread()
{
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
this.Invoke(new Action(() =>
{
this.progressBar.Value = i;
}));
if(manualResetEvent.WaitOne(1000))
{
break;
}
}
this.Invoke(new Action(() =>
{
this.btnStart.Enabled = true;
this.btnStop.Enabled = false;
}));
}
}
采用WaitOne來等待比通過Sleep進行延時要更好，因為當執行manualResetEvent.WaitOne(1000)時，如果manualResetEvent沒有調用Set，該方法在等待1000ms后返回false，如果期間調用了manualResetEvent的Set方法，該方法會立即返回true，不用等待剩下的時間。
采用這種同步方式優於采用通過內部字段變量進行同步的方式，另外盡量采用ManualResetEvent 而不是AutoResetEvent
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private async void btnStart_ClickAsync(object sender, EventArgs e)
{
this.btnStart.Enabled = false;
var result = await DoSomethingAsync();
if(result)
{
this.picShow.BackColor = Color.Green;
}
else
{
this.picShow.BackColor = Color.Red;
}
await Task.Delay(1000);
this.picShow.BackColor = Color.White;
this.btnStart.Enabled = true;
}
private async Task<bool> DoSomethingAsync()
{
await Task.Run(() =>
{
Thread.Sleep(5000);
});
return true;
}
}
五、 多線程環境下的數據安全
目標：我們要向一個字典加入一些數據項，為了增加效率，我們使用了多個線程
private async static void Test1()
{
Task.Run(() => AddData());
Task.Run(() => AddData());
Task.Run(() => AddData());
Task.Run(() => AddData());
}
private static void AddData()
{
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
if(!Dic.ContainsKey(i))
{
Dic.Add(i, i.ToString());
}
Thread.Sleep(50);
}
}
向字典重復加入同樣的關鍵字會引發異常，所以在增加數據前我們檢查一下是否已經包含該關鍵字。以上代碼看似沒有問題，但有時還是會引發異常：“已添加了具有相同鍵的項。”原因在於我們在檢查是否包含該Key時是不包含的，但在新增時其他線程加入了同樣的KEY，當前線程再增加就報錯了。
【注意：也許你多次運行上述程序都能順利執行，不報異常，但還是要清楚認識到上述代碼是有問題的！畢竟，程序在大部分情況下都運行正常，偶爾報一次故障才是最頭疼的事情。】
上述問題傳統的解決方案就是增加鎖機制。對於核心的修改代碼通過鎖來確保不會重入。
private object locker4Add=new object();
private static void AddData()
{
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
lock (locker4Add)
{
if (!Dic.ContainsKey(i))
{
Dic.Add(i, i.ToString());
}
}
Thread.Sleep(50);
}
}
更好的方案是使用線程安全的容器：ConcurrentDictionary
private static ConcurrentDictionary<int, string> Dic = new ConcurrentDictionary<int, string>();
private async static void Test1()
{
Task.Run(() => AddData());
Task.Run(() => AddData());
Task.Run(() => AddData());
Task.Run(() => AddData());
}
private static void AddData()
{
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
Dic.TryAdd(i, i.ToString());
Thread.Sleep(50);
}
}