C#的多線程機制初探(1)

一.多線程的概念

Windows是一個多任務的系統，如果你使用的是windows 2000及其以上版本，你可以通過工作管理員查看當前系統啟動並執行程式和進程。什麼是進程呢？當一個程式開始運行時，它就是一個進程，進程所指包括運行中的程式和程式所使用到的記憶體和系統資源。而一個進程又是由多個線程所組成的，線程是程式中的一個執行流，每個線程都有自己的專有寄存器(棧指標、程式計數器等)，但代碼區是共用的，即不同的線程可以執行同樣的函數。多線程是指程式中包含多個執行流，即在一個程式中可以同時運行多個不同的線程來執行不同的任務，也就是說允許單個程式建立多個並存執行的線程來完成各自的任務。瀏覽器就是一個很好的多線程的例子,在瀏覽器中你可以在下載java小應用程式或圖象的同時滾動頁面,在訪問新頁面時,播放動畫和聲音,列印檔案等。

多線程的好處在於可以提高CPU的利用率——任何一個程式員都不希望自己的程式很多時候沒事可幹，在多線程程式中，一個線程必須等待的時候，CPU可以運行其它的線程而不是等待，這樣就大大提高了程式的效率。

然而我們也必須認識到線程本身可能影響系統效能的不利方面，以正確使用線程：

線程也是程式，所以線程需要佔用記憶體，線程越多佔用記憶體也越多
多線程需要協調和管理，所以需要CPU時間跟蹤線程
線程之間對共用資源的訪問會相互影響，必須解決競用共用資源的問題
線程太多會導致控制太複雜，最終可能造成很多Bug

基於以上認識，我們可以一個比喻來加深理解。假設有一個公司，公司裡有很多各司其職的職員，那麼我們可以認為這個正常運作的公司就是一個進程，而公司裡的職員就是線程。一個公司至少得有一個職員吧，同理，一個進程至少包含一個線程。在公司裡，你可以一個職員幹所有的事，但是效率很顯然是高不起來的，一個人的公司也不可能做大；一個程式中也可以只用一個線程去做事，事實上，一些過時的語言如fortune,basic都是如此，但是象一個人的公司一樣，效率很低，如果做大程式，效率更低——事實上現在幾乎沒有單線程的商業軟體。公司的職員越多，老闆就得發越多的薪水給他們，還得耗費大量精力去管理他們，協調他們之間的矛盾和利益；程式也是如此，線程越多耗費的資源也越多，需要CPU時間去跟蹤線程，還得解決諸如死結，同步等問題。總之，如果你不想你的公司被稱為“皮包公司”，你就得多幾個員工；如果你不想讓你的程式顯得稚氣，就在你的程式裡引入多線程吧！

本文將對C#編程中的多線程機制進行探討，通過一些執行個體解決對線程的控制，多線程間通訊等問題。為了省去建立GUI那些繁瑣的步驟，更清晰地逼近線程的本質，下面所有的程式都是控制台程式，程式最後的Console.ReadLine()是為了使程式中途停下來，以便看清楚執行過程中的輸出。

好了，廢話少說，讓我們來體驗一下多線程的C#吧！

二.操縱一個線程

任何程式在執行時，至少有一個主線程，下面這段小程式可以給讀者一個直觀的印象：

[CODE]
//SystemThread.cs
using System;
using System.Threading;

namespace ThreadTest
{
　　class RunIt
　　{
　　　　[STAThread]
　　　　static void Main(string[] args)
　　　　{
　　　　　　Thread.CurrentThread.Name="System Thread";//給當前線程起名為"System Thread"
Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name+"'Status:"+Thread.CurrentThread.ThreadState);
　　　　　　Console.ReadLine();
　　　　}
　　}
}
[/CODE]

編譯執行後你看到了什嗎？是的，程式將產生如下輸出：

System Thread's Status:Running

在這裡，我們通過Thread類的靜態屬性CurrentThread擷取了當前執行的線程，對其Name屬性賦值“System Thread”，最後還輸出了它的目前狀態（ThreadState）。所謂靜態屬性，就是這個類所有對象所公有的屬性，不管你建立了多少個這個類的執行個體，但是類的靜態屬性在記憶體中只有一個。很容易理解CurrentThread為什麼是靜態——雖然有多個線程同時存在，但是在某一個時刻，CPU只能執行其中一個。

就像上面程式所示範的，我們通過Thread類來建立和控制線程。注意到程式的頭部，我們使用了如下命名空間：
[CODE]
using System;
using System.Threading;

[/CODE]
在.net framework class library中，所有與多線程機制應用相關的類都是放在System.Threading命名空間中的。其中提供Thread類用於建立線程，ThreadPool類用於管理線程池等等，此外還提供解決了線程執行安排，死結，線程間通訊等實際問題的機制。如果你想在你的應用程式中使用多線程，就必須包含這個類。Thread類有幾個至關重要的方法，描述如下：

Start():啟動線程
Sleep(int):靜態方法，暫停當前線程指定的毫秒數
Abort():通常使用該方法來終止一個線程
Suspend()：該方法並不終止未完成的線程，它僅僅掛起線程，以後還可恢複。
Resume():恢複被Suspend()方法掛起的線程的執行

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