C# 多线程(Thread和Task)

1、C# 线程介绍

进程作为操作系统执行程序的基本单位，拥有应用程序的资源，进程包含线程，进程的资源被线程共享，线程不拥有资源。通过Thread类新建线程默认为前台线程。当所有前台线程关闭时，所有的后台线程也会被直接终止，不会抛出异常。由于线程的执行顺序和程序的执行情况不可预知，所以使用挂起和唤醒容易发生死锁的情况，在实际应用中应该尽量少用。

使用线程的作用：

1）可以使用线程将代码同其他代码隔离，提高应用程序的可靠性。

2）可以使用线程来简化编码。

3）可以使用线程来实现并发执行。

2、线程的使用

C# 中多线程的使用可以通过System.Threading.Thread 实现，也可以通过System.Threading.Tasks.Task实现.

System.Threading.Thread 类用于线程的工作。它允许创建并访问多线程应用程序中的单个线程。进程中第一个被执行的线程称为主线程。

当 C# 程序开始执行时，主线程自动创建。使用 Thread 类创建的线程被主线程的子线程调用。可以使用 Thread 类的 CurrentThread 属性访问线程。Task是.NET4.0加入的，与线程池ThreadPool的功能类似，用Task开启新任务时，会从线程池中调用线程，而Thread每次实例化都会创建一个新的线程。我们可以说Task是一种基于任务的编程模型。它与Thread的主要区别是，更加方便对线程进程调度和获取线程的执行结果。并且Task是针对多核有优化。

1）使用Thread

using System;
using System.Threading;
//简单的线程场景:启动一个静态方法运行
//第二个线程。
public class ThreadExample
{
 //线程启动时调用ThreadProc方法。
 //它循环10次，写入控制台和屈服
 //每个时间片的剩余部分，然后结束。
 public static void ThreadProc()
 {
 for (int i = 0; i < 10; i++)
 {
 Console.WriteLine("ThreadProc: {0}", i);
 //生成剩余的时间片。
 Thread.Sleep(0);
 }
 }
 public static void Main()
 {
 Console.WriteLine("主线程:启动第二个线程。");
 //线程类的构造函数需要一个ThreadStart
 //对象上要执行的方法的线程。
 //c#简化了这个委托的创建。
 Thread t = new Thread(new ThreadStart(ThreadProc));
 // 开始ThreadProc。请注意，在单处理器上，新的
 //线程没有得到任何处理器时间，直到主线程
 //被抢占或产生。取消线程。睡眠
 //使用t.Start()来查看区别。
 //可以通过提供委托来启动线程，该委托表示线程在其类构造函数中执行的方法。 然后调用 Start 方法开始执行。
 t.Start();
 //Thread.Sleep(0);
 for (int i = 0; i < 4; i++)
 {
 Console.WriteLine("主线程: 执行方法。");
 Thread.Sleep(0);
 }
 Console.WriteLine("主线程:调用Join()，等待线程进程结束。");
 t.Join();
 Console.WriteLine("主线程:ThreadProc。加入已恢复。按“Enter”结束程序。");
 Console.ReadLine();
 }
}

注意：进程启动时，公共语言运行时将自动创建单个前台线程以执行应用程序代码。 除了此主前台线程，进程还可以创建一个或多个线程来执行与进程关联的程序代码的一部分。 这些线程可以在前台或后台执行。 此外，还可以使用 ThreadPool 类来执行由公共语言运行时管理的工作线程上的代码。

2）使用Task

下面的示例创建并执行四个任务。 三个任务执行 Action<T> 名为的委托 action ，该委托接受类型的参数 Object 。 第四个任务执行 lambda 表达式 (Action 委托) ，该委托在对任务创建方法的调用中以内联方式定义。 每个任务实例化并以不同的方式运行：

例如，

using System;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
class Example
{
 static void Main()
 {
 Action<object> action = (object obj) =>
 {
 Console.WriteLine("Task={0}, obj={1}, Thread={2}",
 Task.CurrentId, obj,
 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
 };
 // 创建一个任务但不启动它。
 Task t1 = new Task(action, "alpha");
 // 构造一个已启动的任务
 Task t2 = Task.Factory.StartNew(action, "beta");
 // 阻塞主线程以演示t2正在执行
 t2.Wait();
 // 启动 t1 
 t1.Start();
 Console.WriteLine("t1 has been launched. (Main Thread={0})",
 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
 // 等待任务完成。
 t1.Wait();
 // 使用Task.Run构造一个已启动的任务。
 String taskData = "delta";
 Task t3 = Task.Run(() => {
 Console.WriteLine("Task={0}, obj={1}, Thread={2}",
 Task.CurrentId, taskData,
 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
 });
 // 等待任务完成。
 t3.Wait();
 // 构造一个未启动的任务
 Task t4 = new Task(action, "gamma");
 // 同步运行它
 t4.RunSynchronously();
 //虽然任务是同步运行的，但这是一个很好的实践
 //在任务抛出异常时等待它。
 t4.Wait();
 }
}

Task 可以通过多种方式创建实例。 从 .NET Framework 4.5 开始，最常见的方法是调用静态 Run 方法。 Run方法提供了一种简单的方法来使用默认值启动任务，而无需其他参数。

例如，

using System;
using System.Threading.Tasks;
public class Example
{
 public static async Task Main()
 {
 await Task.Run( () => {
 int ctr = 0;
 for (ctr = 0; ctr <= 1000000; ctr++)
 {}
 Console.WriteLine("Finished {0} loop iterations",
 ctr);
 } );
 }
}

.NET Framework 4 中启动任务的最常见方法，是静态 TaskFactory.StartNew 方法。 Task.Factory属性返回 TaskFactory 对象。 方法的重载 TaskFactory.StartNew 使你可以指定要传递给任务创建选项和任务计划程序的参数。

例如，

using System;
using System.Threading.Tasks;

public class Example
{
 public static void Main()
 {
 Task t = Task.Factory.StartNew( () => {
 int ctr = 0;
 for (ctr = 0; ctr <= 1000000; ctr++)
 {}
 Console.WriteLine("Finished {0} loop iterations",
 ctr);
 } );
 t.Wait();
 }
}

3、Thread和Task常用属性和方法

1）Thread属性

2）Thread方法

3）Task属性

4）Task方法

4、多线程的优缺点及使用场景

使用多线程可以提高CPU的利用率。在多线程程序中，一个线程必须等待的时候，CPU可以运行其它的线程而不是等待，这样就大大提高了程序的效率。线程也是程序，所以线程需要占用内存，线程越多占用内存也越多； 

多线程需要协调和管理，所以需要CPU时间跟踪线程； 线程之间对共享资源的访问会相互影响，必须解决竞用共享资源的问题；线程太多会导致控制太复杂，最终可能造成很多Bug。拥有多线程本身并不复杂，复杂是的线程的交互作用，这带来了无论是否交互是否是有意的，都会带来较长的开发周期，以及带来间歇性和非重复性的Bug。因此，要么多线程的交互设计简单一些，要么就根本不使用多线程。

当用户频繁地分配和切换线程时，多线程会带来增加资源和CPU的开销。在某些情况下，太多的I/O操作是非常棘手的，当只有一个或两个工作线程要比有较多的线程在相同时间执行任务块的多。

使用多线程的任务应具有并发性，即任务可以拆分为多个子任务，并发执行。只有在CPU是性能瓶颈的情况下，多线程才能实现提升性能的目的。如一段程序，瓶颈在于IO操作，即使把这个程序拆分到2个线程中执行，也是无法提升性能的，另外，CPU必须是多核的。

相关文档：.NET(C#) Thread、Task或Parallel实现多线程的使用总结