多线程篇(被替换)

一. 背景

   在刚接触开发的头几年里,说实话,根本不考虑多线程的这个问题,貌似那时候脑子里也有没有多线程的这个概念,所有的业务都是一个线程来处理,不考虑性能问题,当然也没有考虑多线程操作一条记录存在的并发问题,后面随着处理的系统业务越来越复杂,多线程再也回避不了了,也就借此机会深入研究了一下.Net中的多线程的处理方案。

  发现在.Net领域领域中,多线程的处理大致经历了这么几个阶段:Thread→ThreadPool→委托的异步调用→Task→TaskFactory→Parallerl→async和await。

  关注我博客的人会发现,早在2017年6月份的时候,就开始整理多线程问题了,大约用了6篇文章的来介绍了.Net中的线程的使用方法,主要是介绍相应类的实例方法的使用,有点帮助文档的意思了哦,最近多线程使用的相当频繁,借此机会重新结合一些实际业务系统介绍一下.Net领域的多线程问题,本次将整合原先的六篇文章(删除或覆盖更新)。

PS: 多线程的本质是牺牲空间来换取时间,在同步方法中,逻辑代码需要从上往下按顺序执行代码块,在很多情况下代码块与代码块之间并没有先后依赖关系,而前面的代码块非常耗时,在单线程下,后面的代码块必须等待前面的代码块执行完毕才能执行,在这种情况下,我们开辟出一个新线程去异步执行前面的耗时代码块,而主线程继续往后执行,提高了执行效率,这就是牺牲了空间换取了时间(现在的cpu都是2核4线程、4核心8线程,完全有能力处理多个线程)。

下面补充一下多线程在时间和空间上的开销:

(一). 时间上:

①:开启或销毁一个线程都会通知进出中的dll程序集,让这些dll进行相应的操作。

②:时间片切换,cpu默认最大支持8线程,但你开启了9个线程,必然有一个线程会休眠。

(二). 空间上:

①:用户模式堆栈,一个线程分配1M的堆栈空间。

②:内核模式的堆栈,用户模式的参数需要传递到内核模式。

③:线程的内核数据结构,会存放一下变量。

 

二. 概念的梳理

 1. 进程、线程和多线程

  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组成。

  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。

  多线程: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. 多线程的好处和弊端

  好处: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。(牺牲空间资源,来换取时间)

  弊端:

  ①:线程也是程序,所以线程需要占用内存,线程越多占用内存也越多;(占内存多)

  ②:多线程需要协调和管理,所以需要CPU时间跟踪线程; (占cpu多)

  ③: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)

  ④: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,产生意外bug)

3. 何时建议使用多线程

  ①. 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。

  ②. 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。

  ③. 利用多线程拆分复杂运算,提高计算速度。

4. 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。

5. 同步方法和异步方法

  ①同步方法:方法从上而下一次执行,一步一步执行,有先后顺序。

           

  ②异步方法:说白了,就是里面有开启了多个线程,主线程单独执行。

    

6. 异步多线程的三个特点

  ①:同步方法卡界面,原因是主线程被占用;异步方法不卡界面,原因是计算交给了别的线程,主线程空闲.

  ②:同步方法慢,原因是只有一个线程计算;异步方法快,原因是多个线程同时计算,但是更消耗资源,不宜太多.

  ②:异步多线程是无序的,启动顺序不确定、执行时间不确定、结束时间不确定.

 

三. 系列章节

   第一节:复习委托,并且通过委托的异步调用开启一个新线程和异步回调、异步等待。

   第二节:深入剖析Thread的五大方法、数据槽、内存栅栏。

   第三节:ThreadPool的线程开启、线程等待、线程池的设置、定时功能。

   第四节:Task的启动的四种方式以及Task、TaskFactory的线程等待和线程延续的解决方案。

   第五节:Task构造函数之TaskCreationOptions枚举处理父子线程之间的关系。

   第六节:深入研究Task实例方法ContinueWith的参数TaskContinuationOptions。

   第七节:利用CancellationTokenSource实现任务取消和利用CancellationToken类检测取消异常。

   第八节:Task的各类Task<TResult>返回值以及通用线程的异常处理方案。

   第九节:深究并行编程Parallel类中的三大方法 (For、ForEach、Invoke)和几大编程模型(SPM、APM、EAP、TAP)

   第十节:利用async和await简化异步编程模式的几种写法

   第十一节:深究用户模式锁的使用场景(异变结构、互锁、旋转锁)

   第十二节:深究内核模式锁的使用场景(自动事件锁、手动事件锁、信号量、互斥锁、读写锁、动态锁)

   第十三节:实际开发中使用最多的监视锁Monitor、lock语法糖的扩展、混合锁的使用(ManualResetEvent、SemaphoreSlim、ReaderWriterLockSlim)

   第十四节: 介绍四大并发集合类并结合单例模式下的队列来说明线程安全和非安全的场景及补充性能调优问题。

   第十五节:

   第十六节:

   第十七节:

 

 

 

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