C#多线程与线程同步机制高级实战课程

C#多线程与线程同步机制高级实战课程 多线程是C#中一个重要的概念，多线程指的是在同一进程中同时运行多个线程的机制。多线程适用于需要提高系统并发性、吞吐量和响应速度的场景，可以充分利用多核处理器和系统资源，提高应用程序的性能和效率。 多线程常用场景 CPU 密集型任务. I/O 密集型任务. 并发请求处理. 大数据处理等. 一、什么是多线程 1、进程 当一个程序开始运行时，它就是一个进程，进程包括运行中的程序和程序所使用到的内存和系统资源。 而一个进程又是由多个线程所组成的。 2、线程 线程是程序中的一个执行流，每个线程都有自己的专有寄存器(栈指针、程序计数器等)，但代码区是共享的，即不同的线程可以执行同样的函数。 3、句柄 句柄是Windows系统中对象或实例的标识，这些对象包括模块、应用程序实例、窗口、控制、位图、GDI对象、资源、文件等。 4、多线程 （1）多线程概念 多线程是指程序中包含多个执行流，即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务，也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。 （2）多线程优点 可以提高CPU的利用率。在多线程程序中，一个线程必须等待的时候，CPU可以运行其它的线程而不是等待，这样就大大提高了程序的效率。（牺牲空间计算资源，来换取时间） （3）多线程缺点 线程也是程序，所以线程运行需要占用计算机资源，线程越多占用资源也越多。（占内存多） 多线程需要协调和管理，所以需要CPU跟踪线程，消耗CPU资源。（占cpu多） 线程之间对共享资源的访问会相互影响，必须解决竞用共享资源的问题。多线程存在资源共享问题） 线程太多会导致控制太复杂，最终可能造成很多Bug。（管理麻烦，容易产生bug） （4）为什么计算机可以多线程 程序运行需要计算机资源，操作系统就会去申请CPU来处理，CPU在执行动作的时候是分片执行的。 分片：把CPU的处理能力进行切分，操作系统在调度的时候，按照切片去处理不同的计算需求，按照规则分配切片计算资源，对于同一个计算机核心来讲，所有的运行都是串行的，但是因为分片的存在，感觉几个程序同时在向前推进。 （5）何时建议使用多线程 当主线程试图执行冗长的操作，但系统会卡界面，体验非常不好，这时候可以开辟一个新线程，来处理这项冗长的工作。 当请求别的数据库服务器、业务服务器等，可以开辟一个新线程，让主线程继续干别的事。 利用多线程拆分复杂运算，提高计算速度。 （6）何时不建议使用多线程 当单线程能很好解决，就不要为了使用多线程而用多线程。 同步机制 同步机制一般用于协调和控制多个线程之间顺序和互斥访问资源，确保线程按照特定的顺序执行，避免竞态条件和数据不一致的问题。同步机制也是处理线程安全问题的重要理论，它的主要原则包括空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待，这些都是操作系统课讲的东西，有些超过本文的范围了，所以就不详细说了。 同步机制的理论下有个重要定义：原语。原语指计算机系统中，不可再分割的操作或指令，是操作系统或者编程语言提供的最小粒度操作。我们说原语是原子性的，而原子性就是指执行过程中不可分割的。因此对多线程衍生出了原子操作。原子操作指在执行过程中不可中断的操作，要么完全执行要么完全不执行；在多线程条件下，原子操作一旦开始，就不会被切换线程等情况打断，能保证数据一致性和可靠性，避免竞态条件和数据竞争问题。比如，操作系统课的PV操作就是原子操作，在CPP的部分编译器中左自增也会被优化成原子操作。