線程的本質
線程不是一個計算機硬件的功能，而是操作系統提供的一種邏輯功能，線程本質上是進程中一段並發運行的代碼，所以線程需要操作系統投入CPU資源來運行和調度。
一、多線程的優缺點、使用范圍
優點:線程中的處理程序依然是順序執行，符合普通人的思維習慣，所以編程簡單；
缺點:線程的使用（濫用）會給系統帶來上下文切換的額外負擔。並且線程間的共享變量可能造成死鎖的出現；
適用范圍：需要長時間CPU運算的場合，例如耗時較長的圖形處理和算法執行。
二、線程的使用
線程函數通過委托傳遞，可以不帶參數，也可以帶參數（只能有一個參數），可以用一個類或結構體封裝參數。
namespace Test
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(TestMethod));
Thread t2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(TestMethod));
t1.IsBackground = true;
t2.IsBackground = true;
t1.Start();
t2.Start("hello");
Console.ReadKey();
}
public static void TestMethod()
{
Console.WriteLine("不帶參數的線程函數");
}
public static void TestMethod(object data)
{
string datastr = data as string;
Console.WriteLine("帶參數的線程函數，參數為：{0}", datastr);
}
}
}
三、線程池
由於線程的創建和銷毀需要耗費一定的開銷，過多的使用線程會造成內存資源的浪費，出於對性能的考慮，於是引入了線程池的概念。線程池維護一個請求隊列，線程池的代碼從隊列提取任務，然後委派給線程池的一個線程執行，線程執行完不會被立即銷毀，這樣既可以在後台執行任務，又可以減少線程創建和銷毀所帶來的開銷。
線程池線程默認為後台線程（IsBackground）。
namespace Test
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//將工作項加入到線程池隊列中，這裡可以傳遞一個線程參數
ThreadPool.QueueUserWorkItem(TestMethod, "Hello");
Console.ReadKey();
}
public static void TestMethod(object data)
{
string datastr = data as string;
Console.WriteLine(datastr);
}
}
}
四、Task類
使用ThreadPool的QueueUserWorkItem()方法發起一次異步的線程執行很簡單，但是該方法最大的問題是沒有一個內建的機制讓你知道操作什麼時候完成，有沒有一個內建的機制在操作完成後獲得一個返回值。為此，可以使用System.Threading.Tasks中的Task類。
構造一個Task<TResult>對象，並為泛型TResult參數傳遞一個操作的返回類型。
namespace Test
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Task<Int32> t = new Task<Int32>(n => Sum((Int32)n), 1000);
t.Start();
t.Wait();
Console.WriteLine(t.Result);
Console.ReadKey();
}
private static Int32 Sum(Int32 n)
{
Int32 sum = 0;
for (; n > 0; --n)
checked{ sum += n;} //結果太大，拋出異常
return sum;
}
}
}
一個任務完成時，自動啟動一個新任務。
一個任務完成後，它可以啟動另一個任務，下面重寫了前面的代碼，不阻塞任何線程。
namespace Test
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Task<Int32> t = new Task<Int32>(n => Sum((Int32)n), 1000);
t.Start();
//t.Wait();
Task cwt = t.ContinueWith(task => Console.WriteLine("The result is {0}",t.Result));
Console.ReadKey();
}
private static Int32 Sum(Int32 n)
{
Int32 sum = 0;
for (; n > 0; --n)
checked{ sum += n;} //結果溢出，拋出異常
return sum;
}
}
}
五、委托異步執行
委托的異步調用：BeginInvoke() 和 EndInvoke()
namespace Test
{
public delegate string MyDelegate(object data);
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
MyDelegate mydelegate = new MyDelegate(TestMethod);
IAsyncResult result = mydelegate.BeginInvoke("Thread Param", TestCallback, "Callback Param");
//異步執行完成
string resultstr = mydelegate.EndInvoke(result);
}
//線程函數
public static string TestMethod(object data)
{
string datastr = data as string;
return datastr;
}
//異步回調函數
public static void TestCallback(IAsyncResult data)
{
Console.WriteLine(data.AsyncState);
}
}
}
六、線程同步
1）原子操作（Interlocked）：所有方法都是執行一次原子讀取或一次寫入操作。
2）lock()語句：避免鎖定public類型，否則實例將超出代碼控制的范圍，定義private對象來鎖定。
3）Monitor實現線程同步
通過Monitor.Enter() 和 Monitor.Exit()實現排它鎖的獲取和釋放，獲取之後獨占資源，不允許其他線程訪問。
還有一個TryEnter方法，請求不到資源時不會阻塞等待，可以設置超時時間，獲取不到直接返回false。
4）ReaderWriterLock
當對資源操作讀多寫少的時候，為了提高資源的利用率，讓讀操作鎖為共享鎖，多個線程可以並發讀取資源，而寫操作為獨占鎖，只允許一個線程操作。
5）事件（Event）類實現同步
事件類有兩種狀態，終止狀態和非終止狀態，終止狀態時調用WaitOne可以請求成功，通過Set將時間狀態設置為終止狀態。
1）AutoResetEvent（自動重置事件）
2）ManualResetEvent（手動重置事件）
6）信號量（Semaphore）
信號量是由內核對象維護的int變量，為0時，線程阻塞，大於0時解除阻塞，當一個信號量上的等待線程解除阻塞後，信號量計數+1。
線程通過WaitOne將信號量減1，通過Release將信號量加1，使用很簡單。
7）互斥體（Mutex）
獨占資源，用法與Semaphore相似。
8）跨進程間的同步
通過設置同步對象的名稱就可以實現系統級的同步，不同應用程序通過同步對象的名稱識別不同同步對象。
