.NET中的多线程-并行编程

在.NET框架中，多线程编程可以提高程序的性能和并发能力。.NET框架提供了一系列的类和API，用于简化多线程编程。本文将介绍.NET中的多线程-并行编程，并给出一些示例代码。

什么是多线程？

多线程是指一个进程中有多个线程同时执行。每个线程都是独立的执行路径，可以同时执行不同的代码。多线程编程可以提高程序的性能和响应速度，特别是在处理大量数据或者需要长时间等待的任务时。

.NET中的多线程-并行编程

在.NET中，可以使用System.Threading命名空间中的类和API进行多线程编程。下面是一些常用的类和API：

• Thread类：表示一个执行线程，可以使用它创建一个新线程并启动执行。
• ThreadPool类：表示一个线程池，可以用于管理一组可重复使用的线程。
• Task类：表示一个可以异步执行的操作，可以使用它来实现异步编程。
• Parallel类：表示一个并行计算库，可以用于执行并行循环、并行LINQ查询等。
  下面是一些示例代码，演示如何使用这些类和API。

使用Thread类创建线程

我们使用Thread类手动创建和启动了一个线程，实现了简单的并行计算。下面是一个示例代码：

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 创建一个新线程
        Thread thread = new Thread(new ThreadStart(DoWork));
        // 启动线程执行
        thread.Start();

        // 等待线程执行完成
        thread.Join();

        Console.WriteLine("主线程结束。");
        Console.ReadKey();
    }

    static void DoWork()
    {
        Console.WriteLine("子线程开始执行。");
        Thread.Sleep(1000); // 模拟执行1秒钟
        Console.WriteLine("子线程执行完成。");
    }
}

这个示例演示了如何使用Thread类创建和启动线程。在Main方法中，我们首先创建了一个Thread对象，将要执行的方法DoWork作为参数传递给Thread构造函数，然后调用Thread.Start方法启动线程。DoWork方法会在新线程中执行，执行过程中会输出一些信息，然后调用Thread.Sleep方法模拟线程执行了1秒钟的操作，最后线程结束执行。

使用ThreadPool类创建线程池

使用ThreadPool类自动管理线程池，执行多个工作项，也实现了简单的并行计算。下面是一个示例代码：

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 向线程池添加工作项
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(DoWork, "工作项1");
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(DoWork, "工作项2");

        Console.WriteLine("主线程结束。");
        Console.ReadKey();
    }

    static void DoWork(object state)
    {
        Console.WriteLine("工作项开始执行：" + state);
        Thread.Sleep(1000); // 模拟执行1秒钟
        Console.WriteLine("工作项执行完成：" + state);
    }
}

这个示例演示了如何使用ThreadPool类执行多个工作项。在Main方法中，我们首先调用ThreadPool.QueueUserWorkItem方法，将要执行的方法DoWork作为参数传递给方法。ThreadPool会自动管理线程池中的线程，从而执行DoWork方法。DoWork方法会在一个新的线程中执行，执行过程中会输出一些信息，然后调用Thread.Sleep方法模拟线程执行了1秒钟的操作，最后线程结束执行。

使用Task类实现异步编程

使用Task类实现异步编程，让CPU在等待异步操作完成的时间内可以执行其他任务，从而提高CPU的利用率，也实现了简单的并行计算，避免阻塞UI线程。下面是一个示例代码：

using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("开始异步操作。");
        Task.Run(() => DoWork());
        Console.WriteLine("异步操作已启动。");

        Console.ReadKey();
    }

    static void DoWork()
    {
        Console.WriteLine("异步操作开始执行。");
        Task.Delay(1000).Wait(); // 模拟执行1秒钟
        Console.WriteLine("异步操作执行完成。");
    }
}

这个示例演示了如何使用Task类实现异步编程。在Main方法中，我们使用Task.Run方法创建一个异步操作，将要执行的方法DoWork作为参数传递给方法。异步操作会在一个新的线程中执行，执行过程中会输出一些信息，然后调用Task.Delay方法模拟异步操作执行了1秒钟的操作，最后异步操作完成执行。

使用Parallel类执行并行计算

使用Parallel类对数组进行并行计算求和，利用了多个处理器的计算能力，提高了程序的执行效率。下面是一个示例代码：

using System;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static void Main()
    {
        int[] data = Enumerable.Range(0, 10000000).ToArray();

        // 使用并行计算求和
        long sum = 0;
        Parallel.ForEach(data, x => { Interlocked.Add(ref sum, x); });

        Console.WriteLine("和为：" + sum);
        Console.ReadKey();
    }
}

这个示例演示了如何使用Parallel类执行并行计算。在Main方法中，我们首先使用Enumerable.Range方法创建一个长度为10000000的整型数组data，然后使用Parallel.ForEach方法对数组进行并行计算求和。Parallel.ForEach方法会自动将数组分成多个部分，并在多个线程中执行计算操作，最后将结果累加得到最终结果。

总结

在.NET框架中，多线程编程可以提高程序的性能和并发能力。.NET框架提供了一系列的类和API，用于简化多线程编程。本文介绍了.NET中的多线程-并行编程，并给出了一些示例代码，希望对大家有所帮助。

参考文献

• Thread Class,
• ThreadPool Class
• Task Class
• Parallel Class
• 多线程相关概念汇总

原文链接：https://www.cnblogs.com/ke210/p/17300202.html