【.NET 6】多執行緒的幾種開啟方式和程式碼演示

WeskyNet發表於2022-06-19

前言:

多執行緒無處不在,平常的開發過程中,應該算是最常用的基礎技術之一了。以下通過Thread、ThreadPool、再到Task、Parallel、執行緒鎖、執行緒取消等方面,一步步進行演示多執行緒的一些基礎操作。歡迎大家圍觀。如果大佬們有其他關於多執行緒的擴充,也歡迎在評論區進行留言,大佬們的知識互助,是.net生態發展的重要一環,歡迎大佬們進行留言,幫助更多的人。

本文章為了防爬蟲,特此放上原文連結,如果大家在其他地方(部落格園與CSDN以外的地方)搜尋到,可以點以下連結,跳轉回原文:

https://www.cnblogs.com/weskynet/p/16391095.html

 

以下部落格內容使用的一些環境:

系統環境:WIN 10

.NET 環境: .NET 6

VS 環境:VS 2022

其他:沒了

 

以下正文:

 

1、先建立一個.NET 6控制檯專案,用來當做該部落格文章的實驗使用。

 

2、快速建立一個執行緒。ParameterizedThreadStart是一個委託,傳入的引數是一個object型別。

 

程式碼:

ParameterizedThreadStart threadStart = new((obj) => {
    Console.WriteLine($"當前執行緒 的 ID = {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
});

Thread thread = new Thread(threadStart);
thread.Start();
Console.WriteLine($"執行緒ID  = {thread.ManagedThreadId}");
Console.ReadLine();

 

3、以上程式碼執行結果下圖所示

 

4、新建一個類TestThread,以及一個測試方法,用來做測試使用。

 

5、在program裡面,把輸出改成呼叫上面的方法再進行測試一下。

 

6、執行以後的輸出結果,如下圖所示

 

7、執行緒的等待(睡眠)。最簡單的方式,是直接 Thread.Sleep(毫秒);

 

8、Thread的Join方法。代表執行緒執行完畢以後,才可以繼續執行後續的程式碼。如下圖所示,在thread執行緒內部執行完成以後,很快就接著執行最後的列印輸出方法了。可以和以上的第7點進行比較輸出結果。

 

9、Thread的Join方法,還可以傳入引數,引數是毫秒值。代表等下當前執行緒執行多長時間,如果超出設定的毫秒數,就不等了,直接執行後續的程式碼。

 

10、新增一個Test2方法,用來測試執行緒池ThreadPool使用。

 

11、WaitCallback也是一個委託。傳入需要線上程池內執行的方法名稱。以下程式碼內,“執行緒池”字串為執行的方法對應的引數。

 

程式碼:

using MultiThread;

Console.WriteLine("Hello, World!");


ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(TestThread.Test2),"執行緒池");

Console.ReadLine();

 

12、除了直接傳入回撥方法,也可以直接線上程池開啟的方法內,直接寫程式碼塊來當做多執行緒執行的部分。如下圖所示,睡眠1000ms以及執行的方法,線上程池內執行。

 

13、執行緒池內,可以通過設定Manual訊號量,來識別執行緒池內的執行緒時候執行完成。一般用 .Set(); 和 .WaitOne(); 結對進行,如下圖程式碼、註釋部分以及執行結果。(可以對比輸出時間)

 

14、使用Task快讀建立一個執行緒。如下圖所示。最簡單的方法:Task.Run(()=>{ 程式碼塊; });  

 

15、也可以用以下方式,手動進行start啟動,如圖的程式碼所示。

 

16、也可以使用Task.Factory建立一個任務工廠來實現。

 

17、如果需要等待子執行緒執行完畢,才執行後續操作,可以使用Wait(); 來實現。

 

18、如果只想等待子執行緒執行指定的時間,可以通過使用 Wait(毫秒數); 來實現。這樣等待,例如500ms以後,不管子執行緒是不是還在浪,都不會等待,直接繼續執行後續程式碼。

 

19、 如果要在等待一段時間以後執行某些當做,可以使用Task.Delay(時間毫秒數).ContinuwWith( 要執行的程式碼塊);如下圖所示的程式碼、註釋以及執行輸出結果。

 

20、如果有多個任務在執行期間,在任意一個執行緒執行完畢以後進行執行某種操作,可以使用 ContinueWhenAny來進行。如下圖所示的程式碼、註釋和執行結果,以及圖後附有原始碼。

 

程式碼:

Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>>Hello, World!");

Task[] tasks = new Task[3];
TaskFactory factory = new();
tasks[0] = factory.StartNew(x => {
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>> tasks 0");
},null);

tasks[1] = factory.StartNew(x => {
    Thread.Sleep(2000);
    Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>> tasks 1");
}, null);

tasks[2] = factory.StartNew(x => {
    Thread.Sleep(3000);
    Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>> tasks 2");
}, null);

factory.ContinueWhenAny(tasks, x =>
{
    Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>> 我不曉得要列印啥子 ~ ~ ");

});

Console.ReadLine();

 

21、如果要等任務全部執行完畢以後才執行某個程式碼塊,可以使用ContinueWhenAll。

 

22、使用TaskWaitAny() 也可以實現任意任務執行完畢以後,執行後續動作。但是會佔用主執行緒資源。如圖所示程式碼,大佬們應該可以看出來為什麼了。

 

23、同樣的,Task也可以在等待全部任務執行完畢以後進行執行後續動作。如下圖演示。

 

24、Parallel允許執行緒並行執行。同時最大執行緒執行數量,類似於ThreadPool可以設定最大併發數量類似。其他不多說,看以下的程式碼和演示效果。

 

程式碼:

using MultiThread;

Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>>Hello, World!");

ParallelOptions parallelOptions = new();
parallelOptions.MaxDegreeOfParallelism = 3;
Parallel.Invoke(parallelOptions,
    () =>
    {
        Thread.Sleep(1000);
        Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>>  para1");
    },
    () =>
    {
        Thread.Sleep(2000);
        Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>> para2");
    },
    () =>
    {
        Thread.Sleep(3000);
        Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>> para3");
    });
Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>> 我不曉得要列印啥子 ~ ~ ");

Console.ReadLine();

 

25、Parallel也可以遍歷執行。

 

程式碼:

using MultiThread;

Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>>Hello, World!");

ParallelOptions parallelOptions = new();
parallelOptions.MaxDegreeOfParallelism = 3;
Parallel.For(0, 10,parallelOptions, s =>
{
    Thread.Sleep(100);
    Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>>  para{s}");
});

Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>> 我不曉得要列印啥子 ~ ~ ");

Console.ReadLine();

 

26、新增一個方法,用來測試多執行緒鎖使用。

 

27、在不加鎖的情況下執行執行以下程式碼,方法體幾乎同時被執行。但是實際上方法體如果只允許被同時一個執行緒訪問的話,那麼這樣搞肯定是會亂子的,所以需要鎖。

 

28、加了鎖以後,檢視到執行的結果,時間間隔基本上是1s左右,說明該方法體確實一次只被一個執行緒呼叫了。

 

29、另一種鎖(原子鎖),可以定義一個變數來進行原子交換。它的使用場景,一般是在輪詢進行處理某些業務的時候,並且同時只允許一個執行緒進來,就可以使用這種鎖。

和lock鎖區別:lock鎖是程式碼還沒執行完,執行緒會一直等待,等執行完了就會繼續進來。如果執行緒一直被建立,lock外邊會堆積越來越多的執行緒和資源,最嚴重的情況會導致系統記憶體不斷飆升直到爆滿;原子鎖的作用是,用於驗證程式碼塊是不是執行完了,還沒執行完,就不鳥他了,執行緒也不會等待下去,而是直接跳過這部分的程式碼,繼續執行後續的操作。如果後續沒事情做了,那該幹嘛幹嘛了。

 

30、原子鎖執行效果如下,一部分執行緒判斷到程式碼被鎖住,就跳過不管了,所以就不會有輸出。

 

31、測試執行緒取消。先開啟一些執行緒,以及有關的操作,如下圖所示。

 

32、然後執行。結果比較尷尬,顯示都是第100號執行緒,這是因為Task是多執行緒,在建立過程中,可能已經讓i都執行到頭了,所以再次獲取到的i都是最後的值,即100.

 

33、在建立任務之前,引入一箇中間變數,用來代替被遍歷的i。然後執行結果和其他程式碼說明,如圖所示。

34、看不到異常資訊,那改成Task直接走一波,然後通過Task.WaitAll();進行捕捉異常資訊。如程式碼註釋和演示截圖所示。

 

程式碼:

Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>>Hello, World!");
try
{
    Task[] tasks = new Task[100];
    CancellationTokenSource cancellation = new CancellationTokenSource();
    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {
        string str = i.ToString();
        tasks[i]= Task.Run(() =>
        {
            Thread.Sleep(100);
            try
            {
                if (str == "10")
                {
                    throw new Exception($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")}  >>> 第 -{str}- 號執行緒開始放棄治療~~  執行緒ID  = {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                cancellation.Cancel(); // 捕獲異常,執行緒後續所有的執行緒都取消操作
                Console.WriteLine(ex.Message);
            }
            cancellation.Token.ThrowIfCancellationRequested();
            if (cancellation.IsCancellationRequested == false)  // 預設為false,代表正常
            {
                Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")}  >>> 第 -{str}- 號執行緒執行正常~~  執行緒ID  = {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")}  >>> 第 -{str}- 號執行緒執行異常~~  執行緒ID  = {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
            }
        }, cancellation.Token);
    }
    Task.WaitAll(tasks);
    Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>> 我不曉得要列印啥子 ~ ~ ");

}
catch (AggregateException ae)
{
    foreach (var ex in ae.InnerExceptions)
    {
        Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss,fff")} >>> {ex.Message}");
    }
}

Console.ReadLine();

 

35、以上就是該偏文章的全部內容。如果對你有幫助,歡迎點贊、轉發、或留言。如需轉發,請註明出處:https://www.cnblogs.com/weskynet/p/16391095.html

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沒了,最後祝大家擼碼愉快~~

 

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