Winform的多线程问题
在System.Threading命名空间下，包含了用于创建和控制线程的Thread类。对线程的常用操作有：启动线程、终止线程、合并线程和让线程休眠等。
1. 启动线程
在使用线程前，首先要创建一个线程。其一般形式为：
Thread t=new Thread(enterPoint);
其中enterPoint为线程的入口，即线程开始执行的方法。在托管代码中，通过委托处理线程执行的代码。例如：
Thread t=new Thread(new ThreadStart(methodName));
创建线程实例后，就可以调用Start方法启动线程了。
2. 终止线程
线程启动后，当不需要某个线程继续执行的时候，有两种终止线程的方法。
一种是事先设置一个布尔变量，在其他线程中通过修改该变量的值作为传递给该线程是否需要终止的判断条件，而在该线程中循环判断该条件，以确定是否退出线程，这是结束线程的比较好的方法，实际编程中一般使用这种方法。
第二种方法是通过调用Thread类的Abort方法强行终止线程。例如：
t.Abort();
Abort方法没有任何参数，线程一旦被终止，就无法再重新启动。由于Abort通过抛出异常强行终止结束线程，因此在实际编程中，应该尽量避免采用这种方法。
调用Abort方法终止线程时，公共语言运行库（CLR）会引发ThreadAbortException异常，程序员可以在线程中捕获ThreadAbortException异常，然后在异常处理的Catch块或者Finally块中作释放资源等代码处理工作；但是，线程中也可以不捕获ThreadAbortException异常，而由系统自动进行释放资源等处理工作。
注意，如果线程中捕获了ThreadAbortException异常，系统在finally子句的结尾处会再次引发ThreadAbortException异常，如果没有finally子句，则会在Catch子句的结尾处再次引发该异常。为了避免再次引发异常，可以在finally子句的结尾处或者Catch子句的结尾处调用System.Threading.Thread.ResetAbort方法防止系统再次引发该异常。
使用Abort方法终止线程，调用Abort方法后，线程不一定会立即结束。这是因为系统在结束线程前要进行代码清理等工作，这种机制可以使线程的终止比较安全，但清理代码需要一定的时间，而我们并不知道这个工作将需要多长时间。因此，调用了线程的Abort方法后，如果系统自动清理代码的工作没有结束，可能会出现类似死机一样的假象。为了解决这个问题，可以在主线程中调用子线程对象的Join方法，并在Join方法中指定主线程等待子线程结束的等待时间。
3. 合并线程
Join方法用于把两个并行执行的线程合并为一个单个的线程。如果一个线程t1在执行的过程中需要等待另一个线程t2结束后才能继续执行，可以在t1的程序模块中调用t2的join()方法。例如：
t2.Join();
这样t1在执行到t2.Join()语句后就会处于阻塞状态，直到t2结束后才会继续执行。
但是假如t2一直不结束，那么等待就没有意义了。为了解决这个问题，可以在调用t2的Join方法的时候指定一个等待时间，这样t1这个线程就不会一直等待下去了。例如，如果希望将t2合并到t1后，t1只等待100毫秒，然后不论t2是否结束，t1都继续执行，就可以在t1中加上语句：
t2.Join(100);
Join方法通常和Abort一起使用。
由于调用某个线程的Abort方法后，我们无法确定系统清理代码的工作什么时候才能结束，因此如果希望主线程调用了子线程的Abort方法后，主线程不必一直等待，可以调用子线程的Join方法将子线程连接到主线程中，并在连接方法中指定一个最大等待时间，这样就能使主线程继续执行了。
4. 让线程休眠
在多线程应用程序中，有时候并不希望某一个线程继续执行，而是希望该线程暂停一段时间，等待其他线程执行之后再继续执行。这时可以调用Thread类的Sleep方法，即让线程休眠。例如：
Thread.Sleep(1000);
这条语句的功能是让当前线程休眠1000毫秒。
注意，调用Sleep方法的是类本身，而不是类的实例。休眠的是该语句所在的线程，而不是其他线程。
5. 线程优先级
当线程之间争夺CPU时间片时，CPU是按照线程的优先级进行服务的。在C#应用程序中，可以对线程设定五个不同的优先级，由高到低分别是Highest、AboveNormal、Normal、BelowNormal和Lowest。在创建线程时如果不指定其优先级，则系统默认为Normal。假如想让一些重要的线程优先执行，可以使用下面的方法为其赋予较高的优先级：
Thread t=new Thread(new ThreadStart(enterpoint));
t.priority=ThreadPriority.AboveNormal;
通过设置线程的优先级可以改变线程的执行顺序，所设置的优先级仅仅适用于这些线程所属的进程。
注意，当把某线程的优先级设置为Highest时，系统上正在运行的其他线程都会终止，所以使用这个优先级别时要特别小心。
6. 线程池
线程池是一种多线程处理形式，为了提高系统性能，在许多地方都要用到线程池技术。例如，在一个C/S模式的应用程序中的服务器端，如果每到一个请求就创建一个新线程，然后在新线程中为其请求服务的话，将不可避免的造成系统开销的增大。实际上，创建太多的线程可能会导致由于过度使用系统资源而耗尽内存。为了防止资源不足，服务器端应用程序应采取一定的办法来限制同一时刻处理的线程数目。
线程池为线程生命周期的开销问题和资源不足问题提供了很好的解决方案。通过对多个任务重用线程，线程创建的开销被分摊到了多个任务上。其好处是，由于请求到达时线程已经存在，所以无意中也就消除了线程创建所带来的延迟。这样，就可以立即为新线程请求服务，使其应用程序响应更快。而且，通过适当地调整线程池中的线程数目，也就是当请求的数目超过了规定的最大数目时，就强制其他任何新到的请求一直等待，直到获得一个线程来处理为止，从而可以防止资源不足。
线程池适用于需要多个线程而实际执行时间又不多的场合，比如有些常处于阻塞状态的线程。当一个应用程序服务器接受大量短小线程的请求时，使用线程池技术是非常合适的，它可以大大减少线程创建和销毁的次数，从而提高服务器的工作效率。但是如果线程要求运行的时间比较长的话，那么此时线程的运行时间比线程的创建时间要长得多，仅靠减少线程的创建时间对系统效率的提高就不是那么明显了，此时就不适合使用线程池技术，而需要借助其他的技术来提高服务器的服务效率。
7. 同步
同步是多线程中一个非常重要的概念。所谓同步，是指多个线程之间存在先后执行顺序的关联关系。如果一个线程必须在另一个线程完成某个工作后才能继续执行，则必须考虑如何让其保持同步，以确保在系统上同时运行多个线程而不会出现逻辑错误。
当两个线程t1和t2有相同的优先级，并且同时在系统上运行时，如果先把时间片分给t1使用，它在变量variable1中写入某个值，但如果在时间片用完时它仍没有完成写入，这时由于时间片已经分给t2使用，而t2又恰好要尝试读取该变量，它可能就会读出错误的值。这时，如果使用同步仅允许一个线程使用variable1，在该线程完成对variable1的写入工作后再让t2读取这个值，就可以避免出现此类错误。
为了对线程中的同步对象进行操作，C#提供了lock语句锁定需要同步的对象。lock关键字确保当一个线程位于代码的临界区时，另一个线程不进入临界区。如果其他线程试图进入锁定的代码，则它将一直等待（即被阻塞），直到该对象被释放。比如线程t1对variable1操作时，为了避免其他线程也对其进行操作，可以使用lock语句锁定variable1，实现代码为：
lock(variable1)
{
variable1++;
}
注意，锁定的对象一定要声明为private，不要锁定public类型的对象，否则将会使lock语句无法控制，从而引发一系列问题。
另外还要注意，由于锁定一个对象之后，其他任何线程都不能访问这个对象，需要使用该对象的线程就只能等待该对象被解除锁定后才能使用。因此如果在锁定和解锁期间处理的对象过多，就会降低应用程序的性能。
还有，如果两个不同的线程同时锁定两个不同的变量，而每个线程又都希望在锁定期间访问对方锁定的变量，那么两个线程在得到对方变量的访问权之前都不会释放自己锁定的对象，从而产生死锁。在编写程序时，要注意避免这类操作引起的问题。
【例1-2】线程的基本用法。
(1) 新建一个名为ThreadExample的Windows应用程序，界面设计如图1-2所示。
图1-2 例1-2的设计界面 |
图1-3 例1-2的运行界面 |
(2) 向设计窗体拖放一个Timer组件，不改变自动生成的对象名。
(3) 添加命名空间引用：
using System.Threading;
(4) 在构造函数上方添加字段声明：
StringBuilder sb = new StringBuilder();
Thread thread1;
Thread thread2;
(5) 直接添加代码：
private void AppendString(string s)
{
lock(sb)
{
sb.Append(s);
}
}
public void Method1()
{
while(true)
{
Thread.Sleep(100); //线程休眠100毫秒
AppendString("a");
}
}
public void Method2()
{
while(true)
{
Thread.Sleep(100); //线程休眠100毫秒
AppendString("b");
}
}
(6) 分别在【启动线程】和【终止线程】按钮的Click事件中添加代码：
private void buttonStart_Click(object sender, EventArgs e)
{
sb.Remove(0, sb.Length);
timer1.Enabled = true;
thread1 = new Thread(new ThreadStart(Method1));
thread2 = new Thread(new ThreadStart(Method2));
thread1.Start();
thread2.Start();
}
private void buttonAbort_Click(object sender, EventArgs e)
{
thread1.Abort();
thread1.Join(10);
thread2.Abort();
thread2.Join(10);
}
(7) 在timer1的Tick事件中添加代码：
private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)
{
if (thread1.IsAlive == true || thread2.IsAlive == true)
{
richTextBox1.Text = sb.ToString();
}
else
{
timer1.Enabled = false;
}
}
(8) 按<F5>键编译并执行，单击【启动线程】后，再单击【终止线程】，从图1-3所示的运行结果中可以看到，两个具有相同优先级的线程同时执行时，在richTextBox1中添加的字符个数基本上相同。
1.1.3 在一个线程中操作另一个线程的控件
默认情况下，C#不允许在一个线程中直接操作另一个线程中的控件，这是因为访问Windows窗体控件本质上不是线程安全的。如果有两个或多个线程操作某一控件的状态，则可能会迫使该控件进入一种不一致的状态。还可能出现其他与线程相关的bug，以及不同线程争用控件引起的死锁问题。因此确保以线程安全方式访问控件非常重要。
在调试器中运行应用程序时，如果创建某控件的线程之外的其他线程试图调用该控件，则调试器会引发一个InvalidOperationException异常，并提示消息：“从不是创建控件的线程访问它”。
但是在Windows应用程序中，为了在窗体上显示线程中处理的信息，我们可能需要经常在一个线程中引用另一个线程中的窗体控件。比较常用的办法之一是使用委托（delegate）来完成这个工作。
为了区别是否是创建控件的线程访问该控件对象，Windows应用程序中的每一个控件对象都有一个InvokeRequired属性，用于检查是否需要通过调用Invoke方法完成其他线程对该控件的操作，如果该属性为true，说明是其他线程操作该控件，这时可以创建一个委托实例，然后调用控件对象的Invoke方法，并传入需要的参数完成相应操作，否则可以直接对该控件对象进行操作，从而保证了安全代码下线程间的互操作。例如：
delegate void AppendStringDelegate(string str);
private void AppendString(string str)
{
if (richTextBox1.InvokeRequired)
{
AppendStringDelegate d = new AppendStringDelegate(AppendString);
richTextBox1.Invoke(d, "abc");
}
else
{
richTextBox1.Text += str;
}
}
这段代码中，首先判断是否需要通过委托调用对richTextBox1的操作，如果需要，则创建一个委托实例，并传入需要的参数完成else代码块的功能；否则直接执行else代码块中的内容。
实际上，由于我们在编写程序时就已经知道控件是在哪个线程中创建的，因此也可以在不是创建控件的线程中直接调用控件对象的Invoke方法完成对该线程中的控件的操作。
注意，不论是否判断InvokeRequired属性，委托中参数的个数和类型必须与传递给委托的方法需要的参数个数和类型完全相同。
【例1-3】一个线程操作另一个线程的控件的方法。
(1) 新建一个名为ThreadControlExample的Windows应用程序，界面设计如图1-4所示。
图1-4 例1-3的设计界面 |
图1-5 例1-3的运行界面 |
(2) 添加命名空间引用：
using System.Threading;
(3) 在构造函数上方添加字段声明，并在构造函数中初始化对象：
Thread thread1;
Thread thread2;
delegate void AppendStringDelegate(string str);
AppendStringDelegate appendStringDelegate;
public Form1()
{
InitializeComponent();
appendStringDelegate = new AppendStringDelegate(AppendString);
}
(4) 直接添加代码：
private void AppendString(string str)
{
richTextBox1.Text += str;
}
private void Method1()
{
while (true)
{
Thread.Sleep(100); //线程1休眠100毫秒
richTextBox1.Invoke(appendStringDelegate, "a");
}
}
private void Method2()
{
while (true)
{
Thread.Sleep(100); //线程2休眠100毫秒
richTextBox1.Invoke(appendStringDelegate, "b");
}
}
(5) 分别在【启动线程】和【终止线程】按钮的Click事件中添加代码：
private void buttonStart_Click(object sender, EventArgs e)
{
richTextBox1.Text = "";
thread1 = new Thread(new ThreadStart(Method1));
thread2 = new Thread(new ThreadStart(Method2));
thread1.Start();
thread2.Start();
}
private void buttonStop_Click(object sender, EventArgs e)
{
thread1.Abort();
thread1.Join();
thread2.Abort();
thread2.Join();
MessageBox.Show("线程1、2终止成功");
}
(6) 按<F5>键编译并执行，单击【启动线程】后，再单击【终止线程】，运行结果如图1-5所示。
转自
图1-4 例1-3的设计界面 |
图1-5 例1-3的运行界面 |
马 骏 编著