C#综合揭秘——细说多线程（下） -.net-火龙果软件工程

C#综合揭秘——细说多线程（下）

作者风尘浪子的博客，火龙果软件发布于 2014-08-04

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七、并行编程与PLINQ

要使用多线程开发，必须非常熟悉Thread的使用，而且在开发过程中可能会面对很多未知的问题。为了简化开发，.NET 4.0 特别提供一个并行编程库System.Threading.Tasks，它可以简化并行开发，你无需直接跟线程或线程池打交道，就可以简单建立多线程应用程序。此外，.NET还提供了新的一组扩展方法PLINQ，它具有自动分析查询功能，如果并行查询能提高系统效率，则同时运行，如果查询未能从并行查询中受益，则按原顺序查询。下面将详细介绍并行操作的方式。

7.1 泛型委托

使用并行编程可以同时操作多个委托,在介绍并行编程前先简单介绍一下两个泛型委托System.Func<>与System.Action<>。

Func<>是一个能接受多个参数和一个返回值的泛型委托，它能接受0个到16个输入参数, 其中 T1,T2,T3,T4......T16 代表自定的输入类型，TResult为自定义的返回值。

public delegate TResult Func<TResult>（）
public delegate TResult Func<T1，TResult>（T1 arg1）
public delegate TResult Func<T1，T2, TResult>（T1 arg1,T2 arg2）
public delegate TResult Func<T1，T2, T3, TResult>（T1 arg1,T2 arg2,T3 arg3）
public delegate TResult Func<T1，T2, T3, ,T4, TResult>（T1 arg1,T2 arg2,T3 arg3,T4 arg4）
..............
public delegate TResult Func<T1，T2, T3, ,T4, ...... ,T16,TResult>（T1 arg1,T2 arg2,T3 arg3,T4 arg4，...... ,T16 arg16）

Action<>与Func<>十分相似，不同在于Action<>的返回值为void，Action能接受0~16个参数

public delegate void Action<T1>（）
public delegate void Action<T1，T2>（T1 arg1,T2 arg2）
public delegate void Action<T1，T2, T3>（T1 arg1,T2 arg2, T3 arg3）
.............
public delegate void Action<T1，T2, T3, ,T4, ...... ,T16>（T1 arg1,T2 arg2,T3 arg3,T4 arg4，...... ,T16 arg16）

7.2 任务并行库（TPL）

System.Threading.Tasks中的类被统称为任务并行库（Task Parallel Library，TPL），TPL使用CLR线程池把工作分配到CPU，并能自动处理工作分区、线程调度、取消支持、状态管理以及其他低级别的细节操作，极大地简化了多线程的开发。

注意：TPL比Thread更具智能性，当它判断任务集并没有从并行运行中受益，就会选择按顺序运行。但并非所有的项目都适合使用并行开发，创建过多并行任务可能会损害程序的性能，降低运行效率。

TPL包括常用的数据并行与任务并行两种执行方式：

7.2.1 数据并行

数据并行的核心类就是System.Threading.Tasks.Parallel，它包含两个静态方法 Parallel.For 与 Parallel.ForEach, 使用方式与for、foreach相仿。通过这两个方法可以并行处理System.Func<>、System.Action<>委托。

以下一个例子就是利用 public static ParallelLoopResult For( int from, int max, Action<int>) 方法对List<Person>进行并行查询。

假设使用单线程方式查询3个Person对象，需要用时大约6秒，在使用并行方式，只需使用2秒就能完成查询，而且能够避开Thread的繁琐处理。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //设置最大线程数
            ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
            //并行查询
            Parallel.For(0, 3,n =>
                {
                    Thread.Sleep(2000);  //模拟查询
                    ThreadPoolMessage(GetPersonList()[n]);
                });
            Console.ReadKey();
        }

//模拟源数据
static IList<Person> GetPersonList()
{
var personList = new List<Person>();

var person1 = new Person();
person1.ID = 1;
person1.Name = "Leslie";
person1.Age = 30;
personList.Add(person1);
...........
return personList;
}

//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(Person person)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("Person ID:{0} Name:{1} Age:{2}\n" +
" CurrentThreadId is {3}\n WorkerThreads is:{4}" +
" CompletionPortThreads is :{5}\n",
person.ID, person.Name, person.Age,
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());

Console.WriteLine(message);
}
}

观察运行结果，对象并非按照原排列顺序进行查询，而是使用并行方式查询。

若想停止操作，可以利用ParallelLoopState参数，下面以ForEach作为例子。

public static ParallelLoopResult ForEach<TSource>
( IEnumerable<TSource> source, Action<TSource,  ParallelLoopState> action)

其中source为数据集，在Action<TSource,ParallelLoopState>委托的ParallelLoopState参数当中包含有Break（）和 Stop（）两个方法都可以使迭代停止。Break的使用跟传统for里面的使用方式相似，但因为处于并行处理当中，使用Break并不能保证所有运行能立即停止，在当前迭代之前的迭代会继续执行。若想立即停止操作，可以使用Stop方法，它能保证立即终止所有的操作，无论它们是处于当前迭代的之前还是之后。

class Program
    {
         static void Main(string[] args)
         {
             //设置最大线程数
             ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
 
             //并行查询
             Parallel.ForEach(GetPersonList(), (person, state) =>
                 {
                     if (person.ID == 2)
                         state.Stop();
                     ThreadPoolMessage(person);
                 });
             Console.ReadKey();
         }
 
         //模拟源数据
         static IList<Person> GetPersonList()
         {
             var personList = new List<Person>();
 
             var person1 = new Person();
             person1.ID = 1;
             person1.Name = "Leslie";
             person1.Age = 30;
             personList.Add(person1);
             ..........
             return personList;
         }
 
         //显示线程池现状
         static void ThreadPoolMessage(Person person)
         {
             int a, b;
             ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
             string message = string.Format("Person  ID:{0} Name:{1} Age:{2}\n" +
                   "  CurrentThreadId is {3}\n  WorkerThreads is:{4}" +
                   "  CompletionPortThreads is :{5}\n",
                   person.ID, person.Name, person.Age,
                   Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
 
             Console.WriteLine(message);
         }
     }

观察运行结果，当Person的ID等于2时，运行将会停止。

当要在多个线程中调用本地变量，可以使用以下方法：

public static ParallelLoopResult ForEach<TSource, 
                          TLocal>(IEnumerable<Of TSource>, Func<Of 
                          TLocal>, Func<Of TSource,ParallelLoopState,TLocal,TLocal>, 
                          Action<Of TLocal>)

其中第一个参数为数据集;

第二个参数是一个Func委托，用于在每个线程执行前进行初始化;

第三个参数是委托Func<Of T1,T2,T3,TResult>,它能对数据集的每个成员进行迭代，当中T1是数据集的成员，T2是一个ParallelLoopState对象，它可以控制迭代的状态，T3是线程中的本地变量;

第四个参数是一个Action委托，用于对每个线程的最终状态进行最终操作。

在以下例子中，使用ForEach计算多个Order的总体价格。在ForEach方法中，首先把参数初始化为0f，然后用把同一个Order的多个OrderItem价格进行累加，计算出Order的价格，最后把多个Order的价格进行累加，计算出多个Order的总体价格。

public class Order
    {
        public int ID;
        public float Price;
    }

public class OrderItem
{
public int ID;
public string Goods;
public int OrderID;
public float Price;
public int Count;
}

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//设置最大线程数
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
float totalPrice = 0f;
//并行查询
var parallelResult = Parallel.ForEach(GetOrderList(),
() => 0f, //把参数初始值设为0
(order, state, orderPrice) =>
{
//计算单个Order的价格
orderPrice = GetOrderItem().Where(item => item.OrderID == order.ID)
.Sum(item => item.Price * item.Count);
order.Price = orderPrice;
ThreadPoolMessage(order);

return orderPrice;
},
(finallyPrice) =>
{
totalPrice += finallyPrice;//计算多个Order的总体价格
}
);

while (!parallelResult.IsCompleted)
Console.WriteLine("Doing Work!");

Console.WriteLine("Total Price is:" + totalPrice);
Console.ReadKey();
}
//虚拟数据
static IList<Order> GetOrderList()
{
IList<Order> orderList = new List<Order>();
Order order1 = new Order();
order1.ID = 1;
orderList.Add(order1);
............
return orderList;
}
//虚拟数据
static IList<OrderItem> GetOrderItem()
{
IList<OrderItem> itemList = new List<OrderItem>();

OrderItem orderItem1 = new OrderItem();
orderItem1.ID = 1;
orderItem1.Goods = "iPhone 4S";
orderItem1.Price = 6700;
orderItem1.Count = 2;
orderItem1.OrderID = 1;
itemList.Add(orderItem1);
...........
return itemList;
}

//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(Order order)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("OrderID:{0} OrderPrice:{1}\n" +
" CurrentThreadId is {2}\n WorkerThreads is:{3}" +
" CompletionPortThreads is:{4}\n",
order.ID, order.Price,
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());

Console.WriteLine(message);
}
}

运行结果

7.2.2 任务并行

在TPL当中还可以使用Parallel.Invoke方法触发多个异步任务,其中 actions 中可以包含多个方法或者委托，parallelOptions用于配置Parallel类的操作。

public static void Invoke(Action[] actions )
public static void Invoke(ParallelOptions parallelOptions, Action[] actions )

下面例子中利用了Parallet.Invoke并行查询多个Person，actions当中可以绑定方法、lambda表达式或者委托，注意绑定方法时必须是返回值为void的无参数方法。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //设置最大线程数
            ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
            
            //任务并行
            Parallel.Invoke(option,
                PersonMessage, 
                ()=>ThreadPoolMessage(GetPersonList()[1]),  
                delegate(){
                    ThreadPoolMessage(GetPersonList()[2]);
                });
            Console.ReadKey();
        }

static void PersonMessage()
{
ThreadPoolMessage(GetPersonList()[0]);
}

Console.WriteLine(message);
}

//模拟源数据
static IList<Person> GetPersonList()
{
var personList = new List<Person>();

var person1 = new Person();
person1.ID = 1;
person1.Name = "Leslie";
person1.Age = 30;
personList.Add(person1);
..........
return personList;
}
}

运行结果

7.3 Task简介

以Thread创建的线程被默认为前台线程，当然你可以把线程IsBackground属性设置为true，但TPL为此提供了一个更简单的类Task。
Task存在于System.Threading.Tasks命名空间当中，它可以作为异步委托的简单替代品。

通过Task的Factory属性将返回TaskFactory类，以TaskFactory.StartNew（Action）方法可以创建一个新线程，所创建的线程默认为后台线程。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
            Task.Factory.StartNew(() => ThreadPoolMessage());
            Console.ReadKey();
        }

//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage()
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("CurrentThreadId is:{0}\n" +
"CurrentThread IsBackground:{1}\n" +
"WorkerThreads is:{2}\nCompletionPortThreads is:{3}\n",
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
Thread.CurrentThread.IsBackground.ToString(),
a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}

运行结果

若要取消处理，可以利用CancellationTakenSource对象，在TaskFactory中包含有方法

public Task StartNew( Action action, CancellationToken cancellationToken )

在方法中加入CancellationTakenSource对象的CancellationToken属性，可以控制任务的运行，调用CancellationTakenSource.Cancel时任务就会自动停止。下面以图片下载为例子介绍一下TaskFactory的使用。

服务器端页面

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head runat="server">
    <title></title>
    <script type="text/C#" runat="server">
        private static List<string> url=new List<string>();

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
if (!Page.IsPostBack)
{
url.Clear();
Application["Url"] = null;
}
}

protected void CheckBox_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
CheckBox checkBox = (CheckBox)sender;
if (checkBox.Checked)
url.Add(checkBox.Text);
else
url.Remove(checkBox.Text);
Application["Url"]= url;
}
</script>
</head>
<body>
<form id="form1" runat="server" >
<div align="left">
<div align="center" style="float: left;">
<asp:Image ID="Image1" runat="server" ImageUrl="~/Images/A.jpg" /><br />
<asp:CheckBox ID="CheckBox1" runat="server" AutoPostBack="True"
oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="A.jpg" />
</div>
<div align="center" style="float: left">
<asp:Image ID="Image2" runat="server" ImageUrl="~/Images/B.jpg" /><br />
<asp:CheckBox ID="CheckBox2" runat="server" AutoPostBack="True"
oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="B.jpg" />
</div>
<div align="center" style="float: left">
<asp:Image ID="Image3" runat="server" ImageUrl="~/Images/C.jpg" /><br />
<asp:CheckBox ID="CheckBox3" runat="server" AutoPostBack="True"
oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="C.jpg" />
</div>
<div align="center" style="float: left">
<asp:Image ID="Image4" runat="server" ImageUrl="~/Images/D.jpg" /><br />
<asp:CheckBox ID="CheckBox4" runat="server" AutoPostBack="True"
oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="D.jpg" />
</div>
<div align="center" style="float: left">
<asp:Image ID="Image5" runat="server" ImageUrl="~/Images/E.jpg" /><br />
<asp:CheckBox ID="CheckBox5" runat="server" AutoPostBack="True"
oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="E.jpg" />
</div>
</div>
</form>
</body>
</html>

首先在服务器页面中显示多个*.jpg图片，每个图片都有对应的CheckBox检测其选择情况。
所选择图片的路径会记录在Application["Url"]当中传递到Handler.ashx当中。

注意：Application是一个全局变量，此处只是为了显示Task的使用方式，在ASP.NET开发应该慎用Application。

Handler.ashx 处理图片的下载，它从 Application["Url"] 当中获取所选择图片的路径，并把图片转化成byte[]二进制数据。

再把图片的数量，每副图片的二进制数据的长度记录在OutputStream的头部。

最后把图片的二进制数据记入 OutputStream 一并输出。

public class Handler : IHttpHandler 
{
    public void ProcessRequest(HttpContext context)
    {
        //获取图片名，把图片数量写OutputStream
        List<String> urlList = (List<string>)context.Application["Url"];
        context.Response.OutputStream.Write(BitConverter.GetBytes(urlList.Count), 0, 4);
        
        //把图片转换成二进制数据
        List<string> imageList = GetImages(urlList);
        
        //把每副图片长度写入OutputStream
        foreach (string image in imageList)
        {
            byte[] imageByte=Convert.FromBase64String(image);
            context.Response.OutputStream.Write(BitConverter.GetBytes(imageByte.Length),0,4);
        }
        
        //把图片写入OutputStream
        foreach (string image in imageList)
        {
            byte[] imageByte = Convert.FromBase64String(image);
            context.Response.OutputStream.Write(imageByte,0,imageByte.Length);
        }
    }

//获取多个图片的二进制数据
private List<string> GetImages(List<string> urlList)
{
List<string> imageList = new List<string>();
foreach (string url in urlList)
imageList.Add(GetImage(url));
return imageList;
}

//获取单副图片的二进制数据
private string GetImage(string url)
{
string path = "E:/My Projects/Example/WebSite/Images/"+url;
FileStream stream = new FileStream(path, FileMode.Open, FileAccess.Read);
byte[] imgBytes = new byte[10240];
int imgLength = stream.Read(imgBytes, 0, 10240);
return Convert.ToBase64String(imgBytes,0,imgLength);
}

public bool IsReusable
{
get{ return false;}
}
}

客户端

建立一个WinForm窗口，里面加入一个WebBrowser连接到服务器端的Default.aspx页面。

当按下Download按键时，系统就会利用TaskFactory.StartNew的方法建立异步线程，使用WebRequest方法向Handler.ashx发送请求。

接收到回传流时，就会根据头文件的内容判断图片的数量与每副图片的长度，把二进制数据转化为*.jpg文件保存。

系统利用TaskFactory.StartNew(action,cancellationToken) 方式异步调用GetImages方法进行图片下载。

当用户按下Cancel按钮时，异步任务就会停止。值得注意的是，在图片下载时调用了CancellationToken.ThrowIfCancellationRequested方法，目的在检查并行任务的运行情况，在并行任务被停止时释放出OperationCanceledException异常，确保用户按下Cancel按钮时，停止所有并行任务。

public partial class Form1 : Form
    {
        private CancellationTokenSource tokenSource = new CancellationTokenSource();
        
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
        }

private void downloadToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)
{
Task.Factory.StartNew(GetImages,tokenSource.Token);
}

private void cancelToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)
{
tokenSource.Cancel();
}

private void GetImages()
{
//发送请求，获取输出流
WebRequest webRequest = HttpWebRequest.Create("Http://localhost:5800/Handler.ashx");
Stream responseStream=webRequest.GetResponse().GetResponseStream();

byte[] responseByte = new byte[81960];
IAsyncResult result=responseStream.BeginRead(responseByte,0,81960,null,null);
int responseLength = responseStream.EndRead(result);

//获取图片数量
int imageCount = BitConverter.ToInt32(responseByte, 0);

//获取每副图片的长度
int[] lengths = new int[imageCount];
for (int n = 0; n < imageCount; n++)
{
int length = BitConverter.ToInt32(responseByte, (n + 1) * 4);
lengths[n] = length;
}
try
{
//保存图片
for (int n = 0; n < imageCount; n++)
{
string path = string.Format("E:/My Projects/Example/Test/Images/pic{0}.jpg", n);
FileStream file = new FileStream(path, FileMode.Create, FileAccess.ReadWrite);

//计算字节偏移量
int offset = (imageCount + 1) * 4;
for (int a = 0; a < n; a++)
offset += lengths[a];

file.Write(responseByte, offset, lengths[n]);
file.Flush();

//模拟操作
Thread.Sleep(1000);

//检测CancellationToken变化
tokenSource.Token.ThrowIfCancellationRequested();
}
}
catch (OperationCanceledException ex)
{
MessageBox.Show("Download cancel!");
}
}
}

7.4 并行查询（PLINQ）

并行 LINQ (PLINQ) 是 LINQ 模式的并行实现，主要区别在于 PLINQ 尝试充分利用系统中的所有处理器。它利用所有处理器的方法，把数据源分成片段，然后在多个处理器上对单独工作线程上的每个片段并行执行查询，在许多情况下，并行执行意味着查询运行速度显著提高。但这并不说明所有PLINQ都会使用并行方式，当系统测试要并行查询会对系统性能造成损害时，那将自动化地使用同步执行。

在System.Linq.ParallelEnumerable类中，包含了并行查询的大部分方法。

7.4.1 AsParallel

通常想要实现并行查询，只需向数据源添加 AsParallel 查询操作即可。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var personList=GetPersonList().AsParallel() 
                   .Where(x=>x.Age>30);
            Console.ReadKey();
        }

//模拟源数据
static IList<Person> GetPersonList()
{
var personList = new List<Person>();

var person1 = new Person();
person1.ID = 1;
person1.Name = "Leslie";
person1.Age = 30;
personList.Add(person1);
...........
return personList;
}
}

7.4.2 AsOrdered

若要使查询结果必须保留源序列排序方式，可以使用AsOrdered方法。

AsOrdered依然使用并行方式，只是在查询过程加入额外信息，在并行结束后把查询结果再次进行排列。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var personList=GetPersonList().AsParallel().AsOrdered()
                .Where(x=>x.Age<30);
            Console.ReadKey();
        }

static IList<Person> GetPersonList()
{......}
}

7.4.3 WithDegreeOfParallelism

默认情况下，PLINQ 使用主机上的所有处理器，这些处理器的数量最多可达 64 个。

通过使用 WithDegreeOfParallelism(Of TSource) 方法，可以指示 PLINQ 使用不多于指定数量的处理器。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var personList=GetPersonList().AsParallel().WithDegreeOfParallelism(2)
                .Where(x=>x.Age<30);
            Console.ReadKey();
        }

static IList<Person> GetPersonList()
{.........}
}

7.4.4 ForAll

如果要对并行查询结果进行操作，一般会在for或foreach中执行，执行枚举操作时会使用同步方式。

有见及此，PLINQ中包含了ForAll方法，它可以使用并行方式对数据集进行操作。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
            GetPersonList().AsParallel().ForAll(person =>{
                ThreadPoolMessage(person);
            });
            Console.ReadKey();
        }

static IList<Person> GetPersonList()
{.......}

运行结果

7.4.5 WithCancellation

如果需要停止查询，可以使用 WithCancellation(Of TSource) 运算符并提供 CancellationToken 实例作为参数。

与第三节Task的例子相似，如果标记上的 IsCancellationRequested 属性设置为 true，则 PLINQ 将会注意到它，并停止所有线程上的处理，然后引发 OperationCanceledException。这可以保证并行查询能够立即停止。

class Program
    {
        static CancellationTokenSource tokenSource = new CancellationTokenSource();

static void Main(string[] args)
{
Task.Factory.StartNew(Cancel);
try
{
GetPersonList().AsParallel().WithCancellation(tokenSource.Token)
.ForAll(person =>
{
ThreadPoolMessage(person);
});
}
catch (OperationCanceledException ex)
{ }
Console.ReadKey();
}

//在10~50毫秒内发出停止信号
static void Cancel()
{
Random random = new Random();
Thread.Sleep(random.Next(10,50));
tokenSource.Cancel();
}

static IList<Person> GetPersonList()
{......}

八、定时器与锁

8.1定时器

若要长期定时进行一些工作，比如像邮箱更新，实时收听信息等等，可以利用定时器Timer进行操作。

在System.Threading命名空间中存在Timer类与对应的TimerCallback委托，它可以在后台线程中执行一些长期的定时操作，使主线程不受干扰。

Timer类中最常用的构造函数为 public Timer( timerCallback , object , int , int )

timerCallback委托可以绑定执行方法，执行方法必须返回void，它可以是无参数方法，也可以带一个object参数的方法。

第二个参数是为 timerCallback 委托输入的参数对象。

第三个参数是开始执行前等待的时间。

第四个参数是每次执行之间的等待时间。

开发实例

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);

TimerCallback callback = new TimerCallback(ThreadPoolMessage);
Timer t = new Timer(callback,"Hello Jack! ", 0, 1000);
Console.ReadKey();
}

//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(object data)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is:{1}\n" +
" CurrentThread IsBackground:{2}\n" +
" WorkerThreads is:{3}\n CompletionPortThreads is:{4}\n",
data + "Time now is " + DateTime.Now.ToLongTimeString(),
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
Thread.CurrentThread.IsBackground.ToString(),
a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}

注意观察运行结果，每次调用Timer绑定的方法时不一定是使用同一线程，但线程都会是来自工作者线程的后台线程。

8.2 锁

在使用多线程开发时，存在一定的共用数据，为了避免多线程同时操作同一数据，.NET提供了lock、Monitor、Interlocked等多个锁定数据的方式。

8.2.1 lock

lock的使用比较简单，如果需要锁定某个对象时，可以直接使用lock(this)的方式。

private void Method()
{
      lock(this)
      {
          //在此进行的操作能保证在同一时间内只有一个线程对此对象操作
      }
}

如果操作只锁定某段代码，可以事先建立一个object对象，并对此对象进行操作锁定，这也是.net提倡的锁定用法。

class Control
{
      private object obj=new object();
      
      public void Method()
      {
            lock(obj)
            {.......}
      }
}

8.2.2 Montior

Montior存在于System.Thread命名空间内，相比lock，Montior使用更灵活。

它存在 Enter, Exit 两个方法，它可以对对象进行锁定与解锁，比lock使用更灵活。

class Control
{
      private object obj=new object();
 
      public void Method()
      {
            Monitor.Enter(obj);
            try
            {......}
            catch(Excetion ex)
            {......}
            finally
            {
                Monitor.Exit(obj);
            }
      }
}

使用try的方式，能确保程序不会因死锁而释放出异常！

而且在finally中释放obj对象能够确保无论是否出现死锁状态，系统都会释放obj对象。

而且Monitor中还存在Wait方法可以让线程等待一段时间，然后在完成时使用Pulse、PulseAll等方法通知等待线程。

8.2.3 Interlocked

Interlocked存在于System.Thread命名空间内，它的操作比Monitor使用更简单。

它存在CompareExchange、Decrement、Exchange、Increment等常用方法让参数在安全的情况进行数据交换。

Increment、Decrement 可以使参数安全地加1或减1并返回递增后的新值。

class Example
{
      private int a=1;

public void AddOne()
{
int newA=Interlocked.Increment(ref a);
}
}

Exchange可以安全地变量赋值。

public void SetData()
2 {
3       Interlocked.Exchange(ref a,100);
4 }

CompareExchange使用特别方便，它相当于if的用法，当a等于1时，则把100赋值给a。

public void CompareAndExchange()
2 {
3     Interlocked.CompareExchange(ref a,100,1);
4 }

结束语

熟悉掌握多线程开发，对提高系统工作效率非常有帮助，尤其是回调方法与最近火热的并行编程更应该引起各位的重视。

在下用了较长的时间总结所用过的多线程开发方式，希望本篇文章能对各位的学习研究有所帮助，当中有所错漏的地方敬请点评。

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