C# 多线程并发编程基础小结

缪雅彤

1. 线程基础


1.1 线程简介

C# 中的线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程中，是进程中的实际运作单位。一个进程可以包含多个线程，这些线程可以并发执行不同的任务。

1.2 线程的创建与启动

在 C# 中，可以使用

1. System.Threading.Thread

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类来创建和管理线程。
创建线程：

1. Thread thread = new Thread(new ThreadStart(YourMethod));

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启动线程：

1. thread.Start();

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1.3 线程的状态

线程在其生命周期中会经历多种状态，包括新建、就绪、运行、阻塞和死亡等。

1.4 线程的优先级

C# 中的线程具有优先级，可以通过

1. Thread.Priority

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属性来设置。优先级高的线程更有可能获得 CPU 时间片。

2. 多线程编程基础


2.1 线程同步

多线程编程中，由于多个线程可能同时访问共享资源，因此需要考虑同步问题。C# 提供了多种同步机制。
锁（Lock）：

1. object lockObject = new object();
   
2. lock (lockObject)
   
3. {
   
4.     // 临界区代码
   
5. }

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互斥量（Mutex）：

1. Mutex mutex = new Mutex();
   
2. mutex.WaitOne();
   
3. // 临界区代码
   
4. mutex.ReleaseMutex();

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信号量（Semaphore）：

1. Semaphore semaphore = new Semaphore(1, 1);
   
2. semaphore.WaitOne();
   
3. // 临界区代码
   
4. semaphore.Release();

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2.2 线程间通信

线程间通信是多线程编程中的重要部分，C# 提供了多种机制来实现线程间的通信。
事件（Event）：

1. ManualResetEvent event = new ManualResetEvent(false);
   
2. event.Set(); // 通知其他线程
   
3. event.WaitOne(); // 等待其他线程通知

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等待句柄（WaitHandle）：

1. AutoResetEvent waitHandle = new AutoResetEvent(false);
   
2. waitHandle.Set(); // 通知其他线程
   
3. waitHandle.WaitOne(); // 等待其他线程通知

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2.3 线程池

线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在后台以异步方式执行任务。
使用线程池：

1. ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(YourMethod));

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2.4 异步编程

C# 提供了异步编程模型（Async/Await），可以简化异步操作的编写。
异步方法：

1. public async Task<int> YourAsyncMethod()
   
2. {
   
3.     // 异步操作
   
4.     var result = await SomeAsyncOperation();
   
5.     return result;
   
6. }

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3. 高级线程管理


3.1 并行类库（TPL）

.NET Framework 4 引入了任务并行库（Task Parallel Library, TPL），用于简化并行编程。
创建任务：

1. Task task = new Task(YourMethod);
   
2. task.Start();

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等待任务完成：

1. Task.WaitAll(task1, task2);

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并行循环：

1. Parallel.For(0, 100, i =>
   
2. {
   
3.     // 并行执行的代码
   
4. });

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3.2 并行 LINQ（PLINQ）

PLINQ 是对 LINQ to Objects 的并行实现，可以显著提高数据处理的性能。
PLINQ 查询：

1. var query = from num in numbers.AsParallel()
   
2.            where num % 2 == 0
   
3.            select num;

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3.3 同步上下文（SynchronizationContext）

同步上下文用于确保在正确的线程上执行回调。
获取当前同步上下文：

1. SynchronizationContext context = SynchronizationContext.Current;

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发布到同步上下文：

1. context.Post(state =>
   
2. {
   
3.     // 在正确的线程上执行的代码
   
4. }, state);

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4. 线程安全集合


4.1 线程安全集合类

C# 提供了一些线程安全的集合类，可以在多线程环境下安全地使用。
线程安全字典（ConcurrentDictionary）：

1. ConcurrentDictionary<int, string> dict = new ConcurrentDictionary<int, string>();
   
2. dict.TryAdd(1, "Value1");
   
3. string value;
   
4. dict.TryGetValue(1, out value);

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线程安全队列（ConcurrentQueue）：

1. ConcurrentQueue<int> queue = new ConcurrentQueue<int>();
   
2. queue.Enqueue(1);
   
3. int item;
   
4. queue.TryDequeue(out item);

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4.2 不可变集合

不可变集合是一旦创建就不能修改的集合，可以安全地在多线程间共享。
创建不可变集合：

1. ImmutableList<int> list = ImmutableList.Create(1, 2, 3);

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5. 性能监控与调试


5.1 性能监控

使用性能监控工具可以帮助诊断多线程程序中的性能瓶颈。
性能计数器：

1. PerformanceCounter counter = new PerformanceCounter("Category", "Counter");
   
2. counter.NextValue();

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5.2 调试技巧

调试多线程程序需要特殊的技巧和工具。
使用 Visual Studio 调试器：

• 断点
  
• 并行堆栈窗口
  
• 并行任务窗口
  

日志记录：

1. using (var writer = new StreamWriter("log.txt", true))
   
2. {
   
3.     writer.WriteLine("Thread {0} is executing.", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
   
4. }

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6. 最佳实践与常见问题


6.1 最佳实践

• 尽量使用线程池来管理线程
  
• 避免过度同步
  
• 使用异步编程模型来提高响应性和性能
  

6.2 常见问题

• 死锁
  
• 竞态条件
  
• 线程饥饿
  

通过遵循最佳实践和了解常见问题，可以编写出高效、稳定的多线程程序。
到此这篇关于C# 多线程并发编程基础小结的文章就介绍到这了,更多相关C# 多线程并发编程内容请搜索晓枫资讯以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持晓枫资讯！

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