基于.NET的多线程编程入门
简介
多线程是构建大型系统时需要重点关注的一个重要方面,尤其是在效率方面(系统运行速度有多快?)和性能(系统工作正常吗?)来做个取舍。正确使用多线程可以大大提高系统性能。
什么是线程?
每个系统上运行的程序都是一个进程。每个进程包含一个或多个线程。该过程也可以是整个程序或某些程序的动态执行。线程是一组指令,或者是程序的一个特殊片段,可以在程序中独立执行。也可以理解为代码运行的上下文。所以线程基本上是轻量级的进程,负责在单个程序中执行多个任务。通常,操作系统负责调度和执行多个线程。
什么是多线程?
多线程就是让多个线程并行工作来完成多个任务,从而提高系统的效率。当需要同时完成多个任务时,就实现了线程。
使用线程的好处如下:
使用线程将任务放在需要长时间在后台处理的程序中。
用户界面可以更有吸引力,例如,当用户单击按钮来触发某些事件的处理时,可以弹出进度条来显示处理进度。
可以加快程序的运行速度。
在实现一些等待任务的时候,比如用户输入,文件读写,网络收发数据,线程更多的是游动。在这种情况下,我们可以释放一些宝贵的资源如内存占用等等。
使用多线程还有很多其他优点,这里就不解释了。
一些线程模型的背景
我们可以重点介绍一下Win32环境下的一些常用模型。
单线程模型
在这种线程模型中,一个进程中只能有一个线程,其余的进程必须等待当前线程完成执行。这种模式的缺点是系统完成一个小任务需要很长时间。
块线程模型(单线程多块模型STA)
在这个模型中,一个程序可能包含多个执行线程。这里,每个线程都被划分到进程中的一个单独的块中。每个进程可以包含多个块,并在多个块中共享数据。程序指定每个块中线程的执行时间。所有请求都通过Windows消息队列进行序列化,这确保了一次只能访问一个块,因此在某个时间只能执行一个进程。与单线程模型相比,该模型的优点是可以同时响应多个用户请求的任务,而不仅仅是单个用户的请求。但是它的性能并不是很好,因为它采用了序列化的线程模型,任务是一个一个执行的。
多线程块模型(自由线程块模型)
多线程块模型(MTA)每个进程只有一个块,而不是多个块。这个单个块控制多个线程,而不是单个线程。这里不需要消息队列,因为所有线程都是同一个块的一部分,可以共享。这个程序比单线程模型和STA要快,因为减少了系统的负载,所以可以优化减少系统的空闲时间。这些应用程序通常很复杂,因为程序员必须提供线程同步,以确保线程不会并发请求相同的资源,这将导致竞争。这里有必要提供一种锁定机制。但这可能会导致系统死锁。
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