一、定义与理解

1、定义

线程是操作系统分配CPU时间片的基本单位，每个运行的引用程序为一个进程，这个进程可以包含一个或多个线程。

线程是进程中的执行流程，每个线程可以得到一小段程序的执行时间，在单核处理器中，由于切换线程速度很快因此感觉像是线程同时允许，其实任意时刻都只有一个线程运行，但是在多核处理器中，可以实现混合时间片和真实的并发执行。但是由于操作系统自己的服务或者其他应用程序执行，也不能保证一个进程中的多个线程同时运行。

线程被一个CLR委托给操作系统的进程协调函数管理，确保所有线程都可以被分配适当的执行时间，同时保证在等待或阻止的线程不占用执行时间。

2、理解

线程与进程的关键区别是：进程是彼此隔离的，进程是操作系统分配资源的基本单位，而同一个进程中的多个线程是共享该进程内存堆区（Heap）的数据的，可以进行直接的数据共享。但是对于同一进程内的不同线程维护各自的内存栈（Stack），因此各线程的局部变量是隔离的。通过下面的例子可以看出。

        static void Main(string[] args)
        {
            Thread t = new Thread(Write);
            t.Start();
            Write();
            Console.ReadKey();
        }

        static void Write()
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++)
                Console.Write("@");
        }

        static bool done;
        static void Main(string[] args)
        {
            Thread t = new Thread(Write);
            t.Start();
            Write();
            Console.ReadKey();
        }

        static void Write()
        {
            if (!done)
            {
                done = true;
                Console.Write("@");
            }
        }

二、线程使用情形

• 客户端应用程序保持对用户的响应：由于某些应用程序的特定需求，多线程程序一般用来执行需要非常耗时的操作，此时使用主线程创建工作线程在后台执行耗时的任务，而主线程保持运行，例如保持与用户的交互（更新进度条、显示提示文字等），这样可以防止由于程序耗时而被操作系统提示“无响应”而被用户强制关闭进程。
• 及时处理请求：对于Web应用程序，主线程相应客户端用户的请求，返回数据的同时，工作线程从数据库选出最新数据。这样可以对某些实时性要求高的应用非常有效，同时可以查询工作量被单独线程分开执行，特别是在多核处理器上，可以提高程序的性能。同时对于服务器需要处理多种类型的请求的时候，如ASP.NET、WCF、Remoting等，从而可以实现并发响应。
• 防止一个线程长时间没有响应而阻塞CPU来提高效率：例如WebService服务，对于没有用户交互界面的访问，在等待提供webservice服务（比较耗时）的电脑的响应的同时可以执行其他工作，以提高效率。

问题：

多线程的问题是使程序中的多个线程的交互变得过于复杂，会带来较长的开发时间和间歇性或非重复性的bug。同时线程数目不能太多，否则频繁的分配和切换线程会带来资源和CPU的开销，一般有一个到两个工作线程就足够。

三、C#中的线程

C#中主要使用Thread类进行线程操作，位于System.Threading命名空间下，提供了一系列进行多线程编程的类和接口，有线程同步和数据访问的Mutex、Monitor、Interlocked和AutoResetEvent类，以及ThreadPool类和Timer类等。

首先使用new Thread()创建出新的线程，然后调用Start方法使得线程进入就绪状态，得到系统资源后就执行，在执行过程中可能有等待、休眠、死亡和阻塞四种状态。正常执行结束时间片后返回到就绪状态。如果调用Suspend方法会进入等待状态，调用Sleep或者遇到进程同步使用的锁机制而休眠等待。具体过程如下图所示：

Thread类主要用来创建并控制线程，设置线程的状态、优先级等。创建线程的时候使用ThreadStart委托或者ParameterizedThreadStart委托来执行线程所关联的部分代码（也就是工作线程的运行代码）。

四、创建与运行设置

使用Thread类的构造函数创建线程的时候，需要传递一个新线程开始执行的代码块，提供了使用无参数的TheadStart委托和带有一个参数的ParameterizedTheadStart委托。他们的定义如下：

public delegate void ThreadStart();
public delegate void ParameterizedThreadStart(object obj);

static void Main()
{
    Thread t = new Thread(new TheadStart(Go));
    t.Start();
    Go();
}
static void Go()
{
    Console.Write("hello!");
}

static void Main()
{
    Thread t = new Thread(Go);
    t.Start("hello");
    Go();
}
static void Go(object msg)
{
    string message = (string)msg;
    Console.Write(message);
}

此时实际在编译时使用的new Thread(new ParameterizedThreadStart(Go("hello")))创建的，上述使用Start方法传递的参数会默认采用这种方式构建。

new Thread( () => Go("hello") );

new Thread( () => {
    Console.Write("hello world!");
    ......
}).Start();

        static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
                new Thread(() => Write(i)).Start();
            Console.ReadKey();
        }

        static void Write(object obj)
        {
            string msg = Convert.ToString(obj);
            Console.Write(msg);
        }

上述问题，可以使用在循环体内使用一个tmp变量保存每次的变量i值，这样输出的就是0到9这十个数。因为使用tmp变量之后的代码可以用下面的来理解：

int i = 0;
int tmp = i;
new Thread(()=>Write(tmp)).Start();

int i = 1;
int tmp = i;
new Thread(()=>Write(tmp)).Start();

...

2、设置

通过使用Thread.CurrentThread属性获取正在运行的线程对象。每个线程都有一个Name属性，可以设置和修改，但是只能设置一次。这样可在调试窗口看到每个线程的工作状态，便于调试。

线程有前台和后台之分，可以使用IsBackground属性设置，但是这个属性与线程的优先级是没有关联的。前台线程只要有一个在运行应用程序就在运行，当没有前台线程运行后应用程序终止，也就是在任务管理器中的程序一栏中没有了此程序，但是此时后台线程任然运行直到其完成操作结束，因此在任务管理器的进程一栏中会找到。

        static void Main(string[] args)
        {
            Thread.CurrentThread.Name = "main";

            Thread t = new Thread(Go);
            t.Name = "worker";
            t.Start();

            Go();
            Console.ReadKey();
        }
        static void Go()
        {
            Console.WriteLine("from " + Thread.CurrentThread.Name);
            Console.WriteLine("background status: " + Thread.CurrentThread.IsBackground.ToString());
        }

线程的优先级使用Priority设置或获取，只有在运行时才有作用。分为5个级别：

enum ThreadPriority{Lowest, BelowNormal , Normal, AboveNormal, Highest}

using (Process p = Process.GetCurrentProcess())
  p.PriorityClass = ProcessPriorityClass.High;

对于有用户界面的程序不适合提升进程级别，因为界面UI的更新需要耗费CPU很多时间，从而拖慢电脑。最好的方式是实时工作和用户界面使用不同的进程，有不同的进程优先级，通过Remoting或者共享内存的方式进行进程通信。

线程执行先运行最高优先级的线程，高优先级的线程执行完之后才开始执行低优先级的线程。

3、休眠

Thread.Sleep(int ms); Thread.Sleep(TimeSpan timeout);

上述方法为Thread类的两个静态方法，用来阻止当前线程指定的时间。

4、终止

使用Abort和Join两个方法实现。Join会等待另一个线程执行完后再执行。而Abort会引发ThreadAbortException异常，同时可以传递一个终止的参数信息。

Thread.Abort();或者Thread.Abort(Object  stateInfo)。

5、异常处理

每个线程都有独立的执行路径，因此放在try/catch/finally块中的新线程都与之无关。补救的方式是在每个线程处理的方法中加入自己的异常处理机制。

        static void Main(string[] args)
        {
            try
            {
                new Thread(Go).Start();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.Write(ex.Message);
            }
            
            Console.ReadKey();
        }
        static void Go()
        {
             try
            {
                  throw null;
            }catch(Exception e){
                  Console.Write(e.Message);
            }
        }

（后续继续探秘）

参考：http://www.albahari.com/threading/

C#多线程（一）,布布扣,bubuko.com

C#多线程（一）