System.Threading

System.Threading 是.NET框架中的一个命名空间，它提供了一系列用于多线程编程的类和接口。多线程编程允许程序同时执行多个任务，从而提高应用程序的性能和响应能力。System.Threading 是.NET中实现多线程和并发编程的核心部分。

主要功能

1. 线程管理

System.Threading 提供了创建、启动、暂停、终止和同步线程的功能。

2. 线程同步

提供了多种同步机制，如锁（lock）、互斥量（Mutex）、信号量（Semaphore）、事件（EventWaitHandle）等，用于协调多个线程的执行。

3. 任务并行库（TPL）

System.Threading.Tasks 命名空间提供了高级的并发编程模型，简化了多线程编程的复杂性。

4. 线程池

提供了线程池功能，用于高效地管理线程资源，避免线程创建和销毁的开销。

常用类和方法

1. Thread 类

Thread 类是.NET中用于表示线程的基本类，提供了创建和管理线程的方法。
  • 创建和启动线程
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    using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Thread myThread = new Thread(DoWork);
        myThread.Start();
    }

    static void DoWork()
    {
        Console.WriteLine("Thread is running.");
    }
}
     
  • 线程优先级
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    myThread.Priority = ThreadPriority.Highest;
     
  • 线程状态
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    Console.WriteLine(myThread.IsAlive); // 检查线程是否在运行
     

2. 线程同步

System.Threading 提供了多种同步机制，用于协调多个线程的执行。
  • lock 语句
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    private static readonly object lockObject = new object();

static void DoWork()
{
    lock (lockObject)
    {
        // 临界区代码
        Console.WriteLine("Thread is running.");
    }
}
     
  • Mutex 类
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    using System;
using System.Threading;

class Program
{
    private static Mutex mutex = new Mutex();

    static void Main()
    {
        Thread myThread = new Thread(DoWork);
        myThread.Start();
    }

    static void DoWork()
    {
        mutex.WaitOne(); // 请求互斥量
        try
        {
            // 临界区代码
            Console.WriteLine("Thread is running.");
        }
        finally
        {
            mutex.ReleaseMutex(); // 释放互斥量
        }
    }
}
     
  • Semaphore 类
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    using System;
using System.Threading;

class Program
{
    private static Semaphore semaphore = new Semaphore(2, 2); // 最大2个线程可以同时访问

    static void Main()
    {
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
            Thread myThread = new Thread(DoWork);
            myThread.Start();
        }
    }

    static void DoWork()
    {
        semaphore.WaitOne(); // 请求信号量
        try
        {
            // 临界区代码
            Console.WriteLine("Thread is running.");
        }
        finally
        {
            semaphore.Release(); // 释放信号量
        }
    }
}
     

3. 任务并行库（TPL）

System.Threading.Tasks 命名空间提供了高级的并发编程模型，简化了多线程编程的复杂性。
  • Task 类
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    using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Task myTask = Task.Run(() =>
        {
            Console.WriteLine("Task is running.");
        });

        myTask.Wait(); // 等待任务完成
    }
}
     
  • 并行操作
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    using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Parallel.For(0, 10, i =>
        {
            Console.WriteLine($"Processing {i}");
        });
    }
}
     

4. 线程池

System.Threading 提供了线程池功能，用于高效地管理线程资源。
  • 使用线程池
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    using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Main()
    {
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(DoWork);
    }

    static void DoWork(object state)
    {
        Console.WriteLine("Thread is running.");
    }
}
     

示例代码

完整示例：使用线程池和同步机制

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using System;
using System.Threading;

class Program
{
    private static readonly object lockObject = new object();
    private static int counter = 0;

    static void Main()
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(IncrementCounter);
        }

        Thread.Sleep(1000); // 等待所有线程完成
        Console.WriteLine($"Final counter value: {counter}");
    }

    static void IncrementCounter(object state)
    {
        lock (lockObject)
        {
            int temp = counter;
            Thread.Sleep(100); // 模拟工作负载
            counter = temp + 1;
        }
    }
}
 

注意事项

  1. 线程安全
    • 在多线程环境中，确保对共享资源的访问是线程安全的，避免数据竞争和死锁。
  2. 资源管理
    • 使用 using 语句或 try-finally 块确保资源（如互斥量、信号量）在使用完毕后正确释放。
  3. 性能优化
    • 避免过度使用线程，合理使用线程池和任务并行库，以提高应用程序的性能。
  4. 异常处理
    • 在多线程环境中，确保正确处理异常，避免一个线程的异常影响整个应用程序。

总结

System.Threading 提供了一套强大的工具，用于实现多线程和并发编程。通过使用 Thread、Mutex、Semaphore、Task 和线程池等功能，开发者可以轻松地创建高性能、响应良好的多线程应用程序。同时，合理使用线程同步机制可以避免数据竞争和死锁，确保程序的正确性和稳定性。
posted @ 2025-05-15 15:08  yinghualeihenmei  阅读(24)  评论(0)    收藏  举报