十一 创建多线程程序PPT课件

1、第十一章 创建多线程程序,沈项军 计算机科学与通信工程学院,.,2,内容提要,实现线程 定义线程的生命周期 实现多线程 识别线程的优先级 在线程中使用同步 识别进程间的通信,.,3,同时执行所有任务，时间更少，效率更高,线程简介,在同一时间点执行各项进程,编译程序 发送/接收邮件 打印文件 其他,操作系统允许计算机同时执行多项操作,程序 （进程）,.,4,线程简介,程序 1,程序 2,线程 1,线程 2,线程 3,线程 1,线程 2,线程 3,单独的执行路径,多线程,.,5,进程和线程,进程是程序的一次执行 一个或多个线程构成一个进程,进程,线程,.,6,线程简介,在以下情况中可能要使用到多线

2、程：,程序需要同时执行两个或多个任务,程序要等待某事件的发生，例如用户输入、文件操作、网络操作、搜索等,后台程序,.,7,线程及多线程工作原理,线程表示计算机执行的指令序列。 一个处理器在某一刻只能处理一个任务。如果有一个多处理器系统，理论上它可以同时执行多个指令一个处理器执行一个指令，但大多数人使用的是单处理器计算机，这种情况是不可能同时发生的。而实际上，Windows操作系统表面上可以同时处理多个任务，这个过程称为抢先式多任务处理（pre-emptive multitasking）。,.,8,抢先式多任务处理,所谓抢先式多任务处理，是指Windows在某个进程中选择一个线程，该线程运行一小

3、段时间。Microsoft没有说明这段时间有多长，因为为了获得最好的性能，Windows有一个内部操作系统参数来控制这个时间值。但在运行Windows应用程序时，用户不需要知道它。从我们的角度来看，这个时间非常短，肯定不会超过几毫秒。这段很短的时间称为线程的时间片（time slice）。过了这个时间片后，Windows就收回控制权，选择下一个被分配了时间片的线程。这些时间片非常短，我们可以认为许多事件是同时发生的。,.,9,实现线程,线程被用来运行完成大型和复杂计算的程序。 使用一个线程执行的进程被称为单线程进程，这里进程是一个程序的运行实例。 单线程程序一次仅可以完成一个任务。在另一个任务

4、开始之前，你必须等待一个任务完成。,.,10,实现线程,下图显示了单线程进程。 为了一次执行多于一个任务，你可以在程序中创建多个线程。 创建两个或更多线程的进程被称为多线程进程。,.,11,C#中的线程模型,在单线程模型中，程序使用轮询来调用事件循环。 轮询是一个进程，在其中一次执行一个单一的事件。 在带有轮询方法的事件循环中，单一线程以无限循环的方式运行直到它的操作完成。 在单线程程序中，如果线程从执行被挂起因为它正在等待一个系统资源，整个程序停止执行。 在多线程中，一个线程等待的CPU时间可以被用来完成另一个任务。,.,12,C#中的线程模型,在CLR中有两种线程 System.Threa

5、ding.Thread代表托管线程 System.Diagonostics.ProcessThread代表OS线程 using System; class HelloWorld static void Main() Console.WriteLine (Hello, World); Console.ReadLine(); ,.,13,主线程,主线程在C#程序开始执行的时候被自动创建。 使用Thread类被排他创建的线程被称为子线程，其中主线程被称为父线程或者基本线程。 你可以使用Thread类的CurrentThread属性来访问线程。,.,14,使用线程,在C#中，通过ThreadStart

6、创建线程调用方法的引用，并将该引用通过创建一个Thread类型的对象创建一个线程，接着调用新线程的Start()方法启动线程。 ThreadStart ChildRef = new ThreadStart(ChildThreadCall); Thread ChildThread = new Thread(ChildRef); ChildThread.Start();,引用System.Threading 命名空间,Thread 线程实例名 = new Thread(new ThreadStart(方法名);,只创建但不启动线程,线程实例名.Start();,启动线程,.,15,使用线程,新线程

7、开始异步执行线程的方法调用。 线程的处理 启动线程（Start方法） 挂起线程（Suspend方法） 挂起不会立即生效 恢复被刮起的线程（Resume方法） 恢复不会立即生效 终止线程（Abort方法） 线程的休眠（Sleep方法）,.,16,管理线程,有许多你可能需要完成的任务来管理线程的活动或生命。 可以通过使用Thread类的各种可用线程方法来管理这些任务。 Thread.Sleep()静态方法调用静态CurrentThread方法，然后它在指定的时间内暂停线程。,.,17,管理线程,临时挂起会话进程（用户通常不会这么做，但这仅是一个示例，在更真实的示例中，用户可能是暂停声音文件或视频文

8、件的播放） 。 在主线程中编写如下代码，挂起该线程： depthChangeThread.Suspend(); 如果需要恢复该线程，可以使用下面的方法： depthChangeThread.Resume(); 如需要退出该线程 depthChangeThread.Abort();,.,18,线程使用示例,using System; using System.Threading; class BasicThreadApp public static void ChildThreadCall() try Console.WriteLine(Child thread started); Consol

9、e.WriteLine(Child thread - counting to 10); for (int i = 0; i 10; i+) Thread.Sleep(500); Console.Write(0., i); Console.WriteLine(Child thread finished); catch (ThreadAbortException e) Console.WriteLine(Exception has caught); finally Console.WriteLine(Child Thread - unable to be finished); ,public st

10、atic void Main() ThreadStart ChildRef = new ThreadStart(ChildThreadCall); Console.WriteLine(Main - Creating Child Thread); Thread ChildThread = new Thread(ChildRef); ChildThread.Start(); Console.WriteLine(Main - Sleeping for 2 seconds); Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine(n Main - Aborting child t

11、hread); ChildThread.Abort(); Console.ReadLine(); ,.,19,线程生命周期,当System.Threading.Thread类的对象被创建的时候，线程的生命周期开始。线程的生命周期结束于任务的执行。 在线程的生命周期中有各种状态。这些状态是： 未启动状态 运行态 未运行态 死亡态,.,20,未启动状态,当一个Thread类的实例被创建的时候，线程进入未启动状态。 新线程是Thread类的一个空对象，没有系统资源例如内存被分配给它。,.,21,运行态,线程一直处在未启动状态直到程序调用Thread类的Start()方法，它将线程置于运行态，并且立即

12、返回控制到调用的线程。 这个状态也被称为准备或启动状态。 新启动的线程和程序中任何其它线程同时执行。,.,22,Start(),Started,Work Completed,Stopped,线程生命周期,.,23,未运行态,如果它处于下面的状态，那么线程处于未运行态 休眠 等待 阻塞,.,24,Start(),Started,Suspend(),Suspended,Resume(),线程生命周期,.,25,Start(),Started,Sleep(),Wait/Join Sleep,Interrupt(),Time Expires,线程生命周期,.,26,死亡状态,当线程方法的语句完成的时候

13、，运行线程进入死亡状态。这个状态也被称为终结态。 程序可以通过在适当的线程对象上调用Thread类的Abort()方法来强迫线程进入死亡态。,.,27,Start(),Started,Abort(),Stop Request,Thread Responds to Stop Request,Stopped,线程生命周期,.,28,介绍多线程,多线程有助于同时完成各种操作，节省用户的时间。 多线程允许你在一个程序中完成多个任务。 多任务是同时执行多个任务的能力。 多任务可以被分成如下类型： 基于进程的多任务 基于线程的多任务,该女士在同时吃苹果、看书 并在电脑上工作。,.,29,多线程的优点和限制

14、,多线程的优点有： 改进性能 最小化系统资源 同时访问多个程序 程序结构简化 多线程的限制有： 竞态情况同时读写同一个变量 死锁情况互相等待对方释放所需资源 饥饿锁低优先级的线程无限等待,.,30,创建多线程示例,using System; using System.Threading; class ThreadSchedule public static void ChildThread1() Console.WriteLine(Child thread 1 started); Console.WriteLine(Child thread - counting from 1 to 10);

15、for (int T = 1; T 11; T+) for (int Cnt = 0; Cnt 100; Cnt+) Console.Write(.); Console.Write(0, T); Console.WriteLine(Child thread 1 finished); public static void ChildThread2() Console.WriteLine(Child thread 2 started); Console.WriteLine(Child thread - counting slowly from 11 to 20); for (int T = 11;

16、 T 21; T+) for (int Cnt = 0; Cnt 0) /卖书过程 Thread.Sleep(1000); num = num - 1; Console.WriteLine(售出一本); else Console.WriteLine(没有了); ,public class MyClass public static void Main() BookShop a = new BookShop(); Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(a.Sale); Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(a.Sale); t1.Start(); t2.Start(); Console.Read(); ,.,43,同步注意问题,不要滥用同步 死锁 竞态条件,.,44,识别进程间的通信,进程是程序的一个运行