C# 다중 스레드 프로그래밍

1. 스레드를 사용하는 이유

1. 스레드를 사용하면 다른 코드와 코드를 분리하고 애플리케이션의 안정성을 높일 수 있습니다.

2. 스레드를 사용하면 코딩을 단순화할 수 있습니다.

3. 동시 실행을 위해 스레드를 사용할 수 있습니다.

2. 기본 지식

1. 프로세스와 스레드: 운영체제 실행 프로그램의 기본 단위로 프로세스는 응용프로그램의 자원을 가지고 있으며, 프로세스의 자원은 공유된다. 스레드별 리소스를 소유하지 않습니다.

2. 포그라운드 스레드 및 백그라운드 스레드: Thread 클래스를 통해 생성된 새 스레드는 기본적으로 포그라운드 스레드로 설정됩니다. 모든 전경 스레드가 닫히면 모든 배경 스레드도 예외를 발생시키지 않고 직접 종료됩니다.

3. Suspend(일시 중단) 및 wake-up(Resume): 스레드의 실행 순서와 프로그램 실행을 예측할 수 없기 때문에 Suspend 및 wake-up을 사용하면 실제로 교착 상태가 발생하기 쉽습니다. 응용 프로그램에서는 가능한 한 적게 사용해야 합니다.

4. 스레드 차단: 스레드가 종료될 때까지 호출 스레드를 차단합니다.

5. 스레드 종료: Abort: ThreadAbortException 예외를 발생시켜 스레드를 종료할 수 없습니다. Interrupt: ThreadInterruptException 예외를 발생시켜 스레드를 종료하고, 예외를 catch하여 실행을 계속할 수 있습니다.

6. 스레드 우선순위: AboveNormal BelowNormal 최고 최저 보통, 기본값은 보통입니다.

3. 스레드 사용

스레드 함수는 매개변수 없이 전달되거나 매개변수와 함께 전달될 수 있습니다(하나의 매개변수만). .

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("不带参数的线程函数");
        }

        public static void TestMethod(object data)
        {
            string datastr = data as string;
            Console.WriteLine("带参数的线程函数，参数为：{0}", datastr);
        }
    } 
}

4. 스레드 풀

스레드 생성 및 소멸에는 일정량의 오버헤드가 필요하므로 스레드를 과도하게 사용하면 성능 측면에서 메모리 자원이 낭비됩니다. 스레드 풀 개념이 도입되었습니다. 스레드 풀은 요청 대기열을 유지 관리합니다. 스레드 풀 코드는 대기열에서 작업을 추출한 다음 실행을 위해 스레드 풀의 스레드에 위임합니다. 따라서 스레드는 실행 후 즉시 삭제되지 않습니다. 백그라운드 및 스레드 생성 및 삭제에 소요되는 비용을 줄일 수 있습니다.

스레드 풀 스레드는 기본적으로 백그라운드 스레드(IsBackground)로 설정됩니다.

namespace Test
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //将工作项加入到线程池队列中，这里可以传递一个线程参数
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(TestMethod, "Hello");
            Console.ReadKey();
        }

        public static void TestMethod(object data)
        {
            string datastr = data as string;
            Console.WriteLine(datastr);
        }
    }
}

5. Task 클래스

ThreadPool의 QueueUserWorkItem() 메서드를 사용하여 비동기 스레드 실행을 시작하는 방법은 매우 간단하지만 이 메서드의 가장 큰 문제점은 작업이 언제 완료되는지 알 수 있는 기본 제공 메커니즘이 없습니다. 작업이 완료된 후 반환 값을 가져오는 기본 제공 메커니즘이 있습니까? 이를 위해 System.Threading.Tasks의 Task 클래스를 사용할 수 있습니다.

Task 개체를 구성하고 일반 TResult 매개변수에 대한 작업의 반환 유형을 전달합니다.

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;} //结果太大，抛出异常
            return sum;
        }
    }
}

작업이 완료되면 자동으로 새 작업이 시작됩니다.
한 작업이 완료된 후 다른 작업을 시작할 수 있습니다. 이전 코드는 스레드를 차단하지 않고 아래에 다시 작성되었습니다.

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;} //结果溢出，抛出异常
            return sum;
        }
    }
}

6. 대리자의 비동기 실행

대리자의 비동기 호출: BeginInvoke() 및 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");

            //异步执行完成
            string resultstr = mydelegate.EndInvoke(result);
        }

        //线程函数
        public static string TestMethod(object data)
        {
            string datastr = data as string;
            return datastr;
        }

        //异步回调函数
        public static void TestCallback(IAsyncResult data)
        {
            Console.WriteLine(data.AsyncState);
        }
    }
}

7. 🎜 >　1) 원자적 연산(연동): 모든 메서드는 원자성 읽기 또는 쓰기 작업을 수행합니다.

2) lock() 문: 공용 유형을 잠그지 마십시오. 그렇지 않으면 인스턴스가 코드 제어 범위를 벗어나게 됩니다.

　3) 모니터는 스레드 동기화를 구현합니다

　 독점 잠금의 획득 및 해제는 Monitor.Enter() 및 Monitor.Exit()를 통해 수행됩니다. 획득 후 리소스는 독점이며 다른 것은 없습니다. 스레드에 대한 액세스가 허용됩니다.

리소스를 요청할 수 없을 때 차단 및 대기하지 않는 TryEnter 메서드도 있습니다. 시간 제한을 설정하고 리소스를 얻을 수 없는 경우 false를 반환할 수 있습니다.

　4) ReaderWriterLock

　 리소스 작업에 읽기가 많고 쓰기가 적은 경우 리소스 활용도를 높이기 위해 읽기 작업 잠금은 공유 잠금이므로 여러 스레드에서 리소스를 읽을 수 있습니다. 동시에 쓰기 작업은 배타적 잠금이며 하나의 스레드만 작동할 수 있습니다.

5) 이벤트 클래스는 동기화를 구현합니다

이벤트 클래스에는 종료 상태와 비종료 상태의 두 가지 상태가 있습니다. 종료 상태에서 WaitOne을 호출하면 성공을 요청할 수 있으며 이를 통해 시간 상태를 설정할 수 있습니다. Set은 최종 상태입니다.

1) AutoResetEvent(자동 재설정 이벤트)

2) ManualResetEvent(수동 재설정 이벤트)

6) Semaphore(Semaphore)

Signal 수량은 커널 개체에 의해 유지되는 int 변수입니다. 0이면 스레드가 차단되고, 0보다 크면 차단이 해제됩니다. 세마포어의 대기 스레드가 차단 해제되면 세마포어 개수는 +1입니다.

스레드는 WaitOne을 통해 세마포어를 1씩 감소시키고, Release를 통해 세마포어를 1씩 증가시킵니다.

7) Mutex(Mutex)

전용 리소스, 사용법은 Semaphore와 유사합니다.

8) 크로스 프로세스 동기화

시스템 수준 동기화는 동기화 개체의 이름을 설정하여 달성할 수 있습니다. 서로 다른 애플리케이션은 동기화 개체의 이름을 통해 서로 다른 동기화 개체를 식별합니다.