自以为是的多线程（一）

    多线程在web开发里面其实应用场景并不多，而且应用到多线程的场景也大多都是一些比较简单的场景，基本上大多都可以用Task代替，所以很多web开发人员对多线程的理解非常的浅薄，也就导致了会出现很多不可预计的bug，然后又因此写了一大堆逻辑来绕来绕去，所以我想谈谈多线程，试图做到高屋建瓴，给大家一个比较开阔的视野。

    这一篇先从性能角度来说，下一篇从线程安全角度来讲解。

    先解释一下，为什么线程不是越多越好：

    谈到多线程必须要谈到cpu，一个单核心cpu在同一个时间内，只能执行一个线程（受限于目前技术），对于超线程cpu(intel专利，使用了超线程技术的cpu，容许一个核同时执行两个线程，在windows操作系统里面也会显示有两个核心)，我们都理解成是双核心cpu。

    而对于每个线程，都一定包含以下几个要素：

    1、线程内核对象，系统为每个线程创建的，包括上下文(context)等。

    2、线程环境块，是一块内存，包含线程的异常处理链首。

    3、用户模式栈、内核模式栈。

　 4、DLL线程链接和线程分离通知

    这个是我们在创建一个新线程时，系统在为线程初始化时需要创建的东西。

    而前面又提到了，一个单核CPU同一时间内只能跑一个线程，那么当一个CPU正在跑一个线程的时候，这个线程的很多数据已经存到了CPU的高速缓存中，这个时候发生了切换，我们需要切换到另外一个线程上面去执行，那这个线程执行的可能是另外的代码，需要读取另外的数据，这个时候CPU就需要重新去内存里面去取数据，来填充这个高速缓存。而CPU去内存里面取数据的这个过程，相比于去高速缓存里面取数据来说，是很慢的，这也就是说，当我们频繁切换线程的话，CPU就需要做很多额外的事情。这也就是说，当只有单核CPU时，同样的功能，一个线程肯定比多个线程更快。这里有一个矛盾，就是系统不可能只有一个线程，系统还牵涉到很多自己的系统线程，以及其它的应用程序的线程，那系统在做线程切换(系统决定调用哪个线程)的时候，会牵涉到一个线程优先级的问题，而这个调度方法（相对合理智能的一个算法）是我们不可控的，所以说当你的程序有多个线程的情况下，在做线程切换的时候，切换到你的线程上面的概率会变大，所以也不能绝对的说一个线程就一定比多个线程快，这里只是一个大概的相对理论情况。

    既然是这种情况，那我们在写代码的时候，就应该尽可能的避免出现线程切换，而让CPU尽可能的执行该线程。可是在什么情况下会容易出现线程切换（以下所有的线程切换都是指的相对或是可能，因为线程调度不可控）。

    比如我有以下代码：

public static string ReadText(string path)
        {
            string text = "";
            if (File.Exists(path))
            {
                using (Stream fs = File.Open(path, FileMode.Open))
                {
                    using (StreamReader sr = new StreamReader(fs))
                    {
                        text = sr.ReadToEnd();
                        sr.Close();
                    }
                }
            }
            return text;
        }

    这个是很常见的IO读取，这个时候会给IO线程发出一个请求，然后等待IO的响应，在等待的过程中，系统会把这个线程锁定（这是个很棒的设计），让CPU去做其它事情，等到执行响应完毕以后，再唤醒该线程。同理，在做数据库的读取以及一些其他的IO请求时，都会这样。假如当有一个用户请求时，我们就会执行这样一段代码，那当有不断多的用户请求时，系统就会创建不断多的线程（创建线程的本身开销就很昂贵），而当IO读取完响应的时候，又会有不断多的线程逐渐被唤醒，系统这个时候就又会疲于线程切换，你就会发现性能开始巨降。

同理，当我有以下代码时：

lock(object){
    ...
}

当多个线程在执行这段代码的时候，就会出现很有意思的情况。

假如1-10，一共有10个线程需要执行到这段代码，假如cpu是2个（分别为A、B，分别执行的是1、2），当1执行的时候，2被锁定，这个时候B CPU就开始做线程切换，调度3-10中的任意一个继续执行，如果这段代码较长，A不一定能在短时间内执行完，那就会出现，调度一个锁一个，继续切换，再调度，再锁定，再切换的一个循环，一直到所有线程都被锁定为止。

当1执行完毕的时候，这个时候唤醒所有被锁定的线程，然后重新分配给A、B两个CPU，然后当A又执行到这里的时候，B又会出现刚刚再调度、再锁定，再切换这样的一个循环情况。所以在多线程开发的时候，尽可能的避免共享资源的出现。

 

    ps：那当我们在做多线程开发的时候，什么时候用线程池、什么时候自己写线程。Task也可以理解为线程池。

    线程池的优势就是，当逻辑执行完毕以后，并不销毁线程，而是将线程挂起，当你需要使用线程的时候，就会给你分配一个空闲的线程去执行你的逻辑，让线程反复使用，因为前面有提到了初始化线程需要创建很多对象，开销很昂贵。只有当所有的线程都处于繁忙状态时，没有线程分配时才去给你重新创建一个新线程。

    可是如果你的程序在某一个时间段有一个峰值的话，那么最繁忙的时候，程序就会创建N多个线程，而当峰值过去了以后，这些被创建的线程不会被释放掉，会一直占用这你的资源。一直等到GC，才有可能被释放掉。

    所以各位看客根据自己的业务情况来决定，是否使用线程池。