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細(xì)說(shuō)多線程（一）—— 線程的定義

發(fā)布時(shí)間: 2012/9/16 6:31:57

引言

本文主要從線程的基礎(chǔ)用法，CLR線程池當(dāng)中工作者線程與I/O線程的開(kāi)發(fā)，并行操作PLINQ等多個(gè)方面介紹多線程的開(kāi)發(fā)。
其中委托的BeginInvoke方法以及回調(diào)函數(shù)最為常用。
而 I/O線程可能容易遭到大家的忽略，其實(shí)在開(kāi)發(fā)多線程系統(tǒng)，更應(yīng)該多留意I/O線程的操作。特別是在ASP.NET開(kāi)發(fā)當(dāng)中，可能更多人只會(huì)留意在客戶端使用Ajax或者在服務(wù)器端使用UpdatePanel。其實(shí)合理使用I/O線程在通訊項(xiàng)目或文件下載時(shí)，能盡可能地減少I(mǎi)IS的壓力。
并行編程是Framework4.0中極力推廣的異步操作方式，更值得更深入地學(xué)習(xí)。
希望本篇文章能對(duì)各位的學(xué)習(xí)研究有所幫助，當(dāng)中有所錯(cuò)漏的地方敬請(qǐng)點(diǎn)評(píng)。

一、線程的定義

二、線程的基礎(chǔ)知識(shí)

三、以ThreadStart方式實(shí)現(xiàn)多線程

一、線程的定義

1. 1 進(jìn)程、應(yīng)用程序域與線程的關(guān)系

進(jìn)程（Process）是Windows系統(tǒng)中的一個(gè)基本概念，它包含著一個(gè)運(yùn)行程序所需要的資源。進(jìn)程之間是相對(duì)獨(dú)立的，一個(gè)進(jìn)程無(wú)法訪問(wèn)另一個(gè) 進(jìn)程的數(shù)據(jù)（除非利用分布式計(jì)算方式），一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行的失敗也不會(huì)影響其他進(jìn)程的運(yùn)行，Windows系統(tǒng)就是利用進(jìn)程把工作劃分為多個(gè)獨(dú)立的區(qū)域的。進(jìn) 程可以理解為一個(gè)程序的基本邊界。

應(yīng)用程序域（AppDomain）是一個(gè)程序運(yùn)行的邏輯區(qū)域，它可以視為一個(gè)輕量級(jí)的進(jìn)程，.NET的程序集正是在應(yīng)用程序域中運(yùn)行的，一個(gè)進(jìn)程可以包含有多個(gè)應(yīng)用程序域，一個(gè)應(yīng)用程序域也可以包含多個(gè)程序集。在一個(gè)應(yīng)用程序域中包含了一個(gè)或多個(gè)上下文context，使用上下文CLR就能夠把某些特殊對(duì)象的狀態(tài)放置在不同容器當(dāng)中。

線程（Thread）是進(jìn)程中的基本執(zhí)行單元，在進(jìn)程入口執(zhí)行的第一個(gè)線程被視為這個(gè)進(jìn)程的主線程。在.NET應(yīng)用程序中，都是以Main()方法作為入口的，當(dāng)調(diào)用此方法時(shí)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)主線程。線程主要是由CPU寄存器、調(diào)用棧和線程本地存儲(chǔ)器（Thread Local Storage，TLS）組成的。CPU寄存器主要記錄當(dāng)前所執(zhí)行線程的狀態(tài)，調(diào)用棧主要用于維護(hù)線程所調(diào)用到的內(nèi)存與數(shù)據(jù)，TLS主要用于存放線程的狀態(tài)信息。

進(jìn)程、應(yīng)用程序域、線程的關(guān)系如下圖，一個(gè)進(jìn)程內(nèi)可以包括多個(gè)應(yīng)用程序域，也有包括多個(gè)線程，線程也可以穿梭于多個(gè)應(yīng)用程序域當(dāng)中。但在同一個(gè)時(shí)刻，線程只會(huì)處于一個(gè)應(yīng)用程序域內(nèi)。

由于本文是以介紹多線程技術(shù)為主題，對(duì)進(jìn)程、應(yīng)用程序域的介紹就到此為止。關(guān)于進(jìn)程、線程、應(yīng)用程序域的技術(shù)，在“C#綜合揭秘——細(xì)說(shuō)進(jìn)程、應(yīng)用程序域與上下文”會(huì)有詳細(xì)介紹。

1.2 多線程

在單CPU系統(tǒng)的一個(gè)單位時(shí)間（time slice）內(nèi)，CPU只能運(yùn)行單個(gè)線程，運(yùn)行順序取決于線程的優(yōu)先級(jí)別。如果在單位時(shí)間內(nèi)線程未能完成執(zhí)行，系統(tǒng)就會(huì)把線程的狀態(tài)信息保存到線程的本地存儲(chǔ)器（TLS）中，以便下次執(zhí)行時(shí)恢復(fù)執(zhí)行。而多線程只是系統(tǒng)帶來(lái)的一個(gè)假像，它在多個(gè)單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多個(gè)線程的切換。因?yàn)榍袚Q頻密而且單位時(shí)間非常短暫，所以多線程可被視作同時(shí)運(yùn)行。

適當(dāng)使用多線程能提高系統(tǒng)的性能，比如：在系統(tǒng)請(qǐng)求大容量的數(shù)據(jù)時(shí)使用多線程，把數(shù)據(jù)輸出工作交給異步線程，使主線程保持其穩(wěn)定性去處理其他問(wèn)題。但需要注意一點(diǎn)，因?yàn)镃PU需要花費(fèi)不少的時(shí)間在線程的切換上，所以過(guò)多地使用多線程反而會(huì)導(dǎo)致性能的下降。

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