《CLR Via C# 第3版》笔记之(十七) - 线程基础

最近项目中要用到线程相关的知识,所以先看了本书后面线程的内容,并做了一些总结。

主要内容:

  • 线程开销
  • 线程的创建
  • 前台和后台线程 

1. 线程开销

1.1 线程的概念

如果没有线程,当应用程序出现死循环时,应用程序所在的进程会一直占据CPU,导致"死机"的现象。

那么线程是如何避免这种"死机"现象,使得应用程序能更好的响应用户的请求呢?

Windows系统中引入了线程的概念后,每个进程至少有一个专有线程(相当于这个进程专用的CPU),

系统已线程为单位分配CPU时间片,如果一个应用程序进入无限循环,那么它的专有线程会"死机"。

但是其它进程的专有线程不会"死机",所以系统不会停止响应,也不会出现"死机"。

 

1.2 线程的结构

线程还可以增加程序的并发性,对于多CPU的场合,能够提高程序的性能,但同时也会使程序更加复杂。

相对于进程,线程确实是很"轻量",但是如果在进程中蛮目的增加线程,同样会对系统资源带来很大的负担。

下面来看看Windows系统中线程的开销有多大?

线程主要包含以下几个要素:

线程内核对象。x86(约700字节),x64(约1240字节),IA64(约2500字节)

包含线程的属性及上下文信息,其中上下文信息包含当前CPU的寄存器信息等。

当CPU切换线程时,需要将当前线程的寄存器信息保存到上下文中,同时将新线程的上下文复制到CPU寄存器中。

 

线程环境块。x86和x64(4KB),IA64(8KB)

在用户模式中分配,包含线程的异常处理链首,线程本地存储的数据,GDI和OpenGL图形使用的一些数据结构。

 

用户模式栈。1MB

存储方法的实参和局部变量,以及返回的地址。

 

内核模式栈。32bit(12KB),64bit(24KB)

与内核交互时的数据(比如传递给内核的参数)。

 

DLL的attach和detach通知。

创建线程时,调用当前进程加载的所有DLL的DllMain方法,并传递DLL_THREAD_ATTACH标志。

终止线程时,调用当前进程加载的所有DLL的DllMain方法,并传递DLL_THREAD_DETACH标志。

 

通过上面的分析,我们发现每个线程至少占用1MB的内存,资源的消耗并不小,所有要理性的使用它们,只在必须要用线程的地方使用它们。

 

2. 线程的创建

C#中使用线程非常简单,利用System.Threading.Tread类即可。

Thread的构造函数的参数有2种委托:

(1) 一种是有参数的委托

public delegate void ParameterizedThreadStart(object obj);

(2) 一种是无参数的委托

public delegate void ThreadStart()

 

例子如下:

using System;
using System.Threading;

class CLRviaCSharp_17
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("This is Main Thread!");
        
        // 有参数的委托
        Thread t1 = new Thread(SubThreadMethod);
        t1.Start("sub thread parameter");
        
        // 无参数的委托
        Thread t2 = new Thread(SubThreadMethod2);
        t2.Start();

        Thread.Sleep(4000);
        Console.WriteLine("Main Thread complete!");
        Console.ReadKey(true);
    }

    private static void SubThreadMethod(object param)
    {
        Console.WriteLine("This is Sub Thread with parameter : {0}", param);
        Thread.Sleep(1000);
    }

    private static void SubThreadMethod2()
    {
        Console.WriteLine("This is Sub Thread without parameter!");
        Thread.Sleep(1000);
    }
}

 

其中Thread t1和t2的执行顺序是不定的,可能t1先执行,也可能t2先执行。

 

3. 前台和后台线程

虽然目前一个CLR中的线程直接对应于一个Windows中的线程,但是以后是有可能分离的。

而我们目前在C#中使用的线程都是CLR线程。

CLR线程分为前台线程和后台线程2种。上面例子中直接创建的线程默认为前台线程,用线程池创建的线程默认为后台线程。

我们应尽量避免使用前台线程,多使用后台线程。

原因在于:一个进程只有当它的所有前台线程全部终止后才会终止,如果有一个前台线程陷入死循环,那么这个进程就无法自动终止。

下面来看我们验证的例子:

首先验证前台线程,新建100个前台线程,每个线程Sleep 5秒,主线程在新建完100个线程后就结束。

using System.Threading;

class CLRviaCSharp_17
{
    static void Main(string[] args)
    {
        for (int i = 0; i < 100; i++)
        {
            Thread t = new Thread(ThreadMethod);
            t.Start();
        }
    }

    private static void ThreadMethod()
    {
        Thread.Sleep(5000);
    }
}

程序运行后并没有立即结束,而是等了5秒才结束。(原因在于有前台线程没终止,进程无法自动终止)

 

再验证后台进程,代码差不多,只是在新建线程后把线程的IsBackground属性改为True

using System.Threading;

class CLRviaCSharp_17
{
    static void Main(string[] args)
    {
        for (int i = 0; i < 100; i++)
        {
            Thread t = new Thread(ThreadMethod);
            // 将新建的线程标记为后台线程
            t.IsBackground = true;
            t.Start();
        }
    }

    private static void ThreadMethod()
    {
        Thread.Sleep(5000);
    }
}

程序运行后立即结束,没有等后台线程5秒。(原因在于所有前台线程已终止,后台进程也自动终止了)

posted @ 2011-10-28 16:17 wang_yb 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏