1 简介
1.1 概念
进程:正在运行的程序 线程:正在运行的程序中 正在执行的代码块 比喻:进程是正在开工的工厂 线程是正在运行的流水线 一个进程中只要有一个线程:::::::单线程 一个进程中可以有多个线程同时执行:::多线程
1.2 线程和进程的区别
在 C# 及操作系统层面,进程(Process)和线程(Thread)是实现程序并发执行的核心概念,二者既有联系又有本质区别,具体如下:
进程(Process)
进程是操作系统资源分配和管理的基本单位,本质上是一个 “正在运行的程序实例”。
当你双击一个
.exe文件(如notepad.exe),操作系统会为其创建一个进程,分配独立的内存空间、CPU 时间片、文件句柄、网络端口等系统资源。进程拥有自己的 “地址空间”,不同进程的内存相互隔离(默认情况下无法直接访问对方内存),确保程序运行的安全性。
线程(Thread)
线程是进程内的执行单元,是CPU 调度的基本单位。
一个进程至少包含一个线程(称为 “主线程”),也可以创建多个线程(“多线程”),所有线程共享所属进程的内存空间和资源(如变量、文件句柄、数据库连接等)。
线程的核心作用是 “并发执行任务”,例如一个音乐播放器进程中,可能有一个线程负责播放音乐,另一个线程负责接收用户输入,避免操作互相阻塞。
本质区别
| 对比维度 | 进程(Process) | 线程(Thread) |
|---|---|---|
| 资源分配 | 拥有独立的内存空间、文件句柄等资源,资源消耗大 | 共享所属进程的资源,仅需少量独立栈空间(默认约 1MB),资源消耗小 |
| 独立性 | 高度独立,一个进程崩溃通常不影响其他进程 | 依赖于进程,同一进程内的线程共享资源,一个线程崩溃可能导致整个进程崩溃 |
| 通信方式 | 需通过操作系统提供的 IPC 机制(如管道、Socket、共享内存等),实现复杂 | 可通过共享变量直接通信,但需同步机制(如lock、Monitor)避免数据冲突 |
| 创建 / 销毁开销 | 开销大(需分配独立资源) | 开销小(仅需初始化少量私有数据) |
| 调度单位 | 操作系统分配资源的单位 | CPU 调度执行的单位(CPU 直接切换线程执行) |
| 数量限制 | 系统中进程数量较少(受内存等资源限制) | 一个进程可包含大量线程(但过多会导致调度效率下降) |
总结
简单来说,进程是 “独立的程序容器”,线程是 “容器内的执行流”。进程提供资源隔离,线程提供执行效率。
2 创建线程的方式1
2.1 Thread
通过创建Thread的实例:::对应一个线程:::一个线程对应一个代码块 线程任务:::::::::此代码块
2.2 多线程初次体验
static Random Random = new Random(); /* 创建线程方式1:Thread实例 注意:Mian方法是程序的入口 c#默认为为Main方法自动创建线程 -- main线程 来加载执行main方法中代码 多线程的原理:在时间轮片内(时间单位) cup只能执行一个线程,时间轮片到期 在所有线程之间进行随机切换 Thread方法: 1 构造方法: Thread(ThreadStart); 2 启动线程: cup才会为此线程分配资源 void Start() 3 线程休眠: void Sleep(long)::参数是毫秒值 属性: 1 获取当前线程对象: static Thread CurrentThread; 2 获取和设置线程名字:string Name */ static void Main(string[] args) { //2 创建Thread对象 并管理线程任务 Thread t1 = new Thread(ThreadStart01); t1.Name = "线程1号"; //3 开启线程 t1.Start();//此时有两个线程:Mian线程 t1线程 //获取当前线程 Thread tt = Thread.CurrentThread; tt.Name = "main线程:::"; //随机a-z字母 for (int i = 0; i < 20; i++) { int n = (char)Random.Next('a', 'z'+1); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name+":::"+i + "::::::::::::" + n); Thread.Sleep(100); } } //1:定义方法实现ThreadStart委托:::封装线程任务 public static void ThreadStart01() { //随机0-9数字 for (int i = 0; i < 20; i++) { int n = Random.Next(0,10); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name+":::"+i+"::::"+n); Thread.Sleep(100); } }2.3 Thread类的成员
Thread方法: 1 构造方法: Thread(ThreadStart); 2 启动线程: cup才会为此线程分配资源 void Start() 3 线程休眠: void Sleep(long)::参数是毫秒值 属性: 1 获取当前线程对象: static Thread CurrentThread; 2 获取和设置线程名字:string Name
2.4 案例2:
/* 定义三个线程 打印30字符:一个打印大写字母 一个打印小写字母 一个打印数字 */ /* 线程扩展: 01 线程等待: void Join(); 在a线程任务中调用b.Join()::a线程会等待 b线程执行完毕 a线程才能继续执行 */ static Random random = new Random(); static void Main(string[] args) { //2 创建thread对象 并管理线程任务 Thread t1 = new Thread(renWu1); t1.Name = "打印数字"; Thread ta = new Thread(renWua); ta.Name = "打印小写字母"; Thread tA = new Thread(renWuA); tA.Name = "打印大写字母"; //3 启动线程 t1.Start(); ta.Start(); tA.Start(); t1.Join();//等待t1执行完毕 ta.Join();//等待ta执行完毕 tA.Join();//等待tA执行完毕 Console.WriteLine("所有线程执行完毕!"); } //1 创建ThreadStart委托的实现方法 static void renWu1() { for (int i = 0; i < 30; i++) { char c = (char)(random.Next('0', '9' + 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name+":::"+i+":::::"+c); Thread.Sleep(100); } } static void renWua() { for (int i = 0; i < 30; i++) { char c = (char)(random.Next('a', 'z' + 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + ":::::::::" + i + ":::::" + c); Thread.Sleep(100); } } static void renWuA() { for (int i = 0; i < 30; i++) { char c = (char)(random.Next('A', 'Z' + 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + ":::::::::::::::" + i + ":::::" + c); Thread.Sleep(100); } }2.5 升级:线程任务传递参数
/* void Start();无参数的Start方法用于启动 关联ThreadStart委托的线程对象 public delegate void ThreadStart(); void Start(object);有参数的Start方法用于启动 关联ParameterizedThreadStart委托的线程对象::参数就是实现方法运行的实参 public delegate void ParameterizedThreadStart(object obj); */ static Random random = new Random(); static void Main(string[] args) { //2 创建thread对象 并管理线程任务 Thread t1 = new Thread(renWu); t1.Name = "打印数字"; Thread ta = new Thread(renWu);//通过实现方法实现委托 ta.Name = "打印小写字母"; Thread tA = new Thread((obj) => {//通过lambda实现委托 char[] arr = (char[])obj; for (int i = 0; i < 30; i++) { char c = (char)(random.Next(arr[0], arr[1] + 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + ":::" + i + ":::::" + c); Thread.Sleep(100); } }); // Thread tA = new Thread(renWu); tA.Name = "打印大写字母"; //3 启动线程 t1.Start(new char[] { '0','9'});//Start方法的参数是线程任务委托实现方法的实参 ta.Start(new char[] { 'a','z'}); tA.Start(new char[] { 'A','Z'}); t1.Join();//等待t1执行完毕 ta.Join();//等待ta执行完毕 tA.Join();//等待tA执行完毕 Console.WriteLine("所有线程执行完毕!"); } //1 创建ThreadStart委托的实现方法 static void renWu(object param) { char[] arr=(char[])param; for (int i = 0; i < 30; i++) { char c = (char)(random.Next(arr[0], arr[1] + 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + ":::" + i + ":::::" + c); Thread.Sleep(100); } }2.6 模拟Thread类
/* Thread类中定义两种委托:ThreadStart和ParameterizedThreadStart 定义了两种构造方法:分别关联两种委托的实例 定义了两种start方法:分别对应不同的委托实例 定义了Name属性 用于设置和获取线程名字 定义了CurrentThread用于获取当前线程对象 */ class MyThread { private ParameterizedThreadStart pts; private ThreadStart ts; public string Name { get; set; } public static MyThread CurrentThread { get; set; } public delegate void ParameterizedThreadStart(object obj); public delegate void ThreadStart(); public MyThread(ParameterizedThreadStart pts) { this.pts = pts; CurrentThread = this; } public MyThread(ThreadStart ts) { this.ts = ts; CurrentThread = this; } public void Start() { this.ts(); } public void Start(object obj) { this.pts(obj); } }3 线程同步
3.1 案例:四个学生同时交作业
internal class Demo14_04练习 { /* 四个学生给一个老师交五本作业: 为了保证老得到的作业本书是20::至始至终只有一个老师 为了保证学生交作业互补干扰::;定义四个线程 对应四个学生 //出现线程安全问题: 线程安全问题:多个线程在使用共享数据时 出现结果无法预期的现象 无法预期每次交作业的打印数字 无法预期最终的作业本书: 1::打印数字重复: a同学交作业 num=5, 时间轮片到期 b同学交作业 num=6 时间轮片也到期 随到a 打印输出6 原因:a同学在num++和打印num之间 时间轮片到期 被别的同学更改了num的值 2::最终的作业本书不是20:::num++;不是一个不能再细分的语句:int k=num+1; num=k; 两个语句之间被其他线程打断 */ static void Main(string[] args) { TeacherDemo14 t = new TeacherDemo14();//定义老师 作为共享数据 Thread t11 = new Thread(StudentRenWu); Thread t12 = new Thread(StudentRenWu); Thread t13 = new Thread(StudentRenWu); Thread t14 = new Thread(StudentRenWu); t11.Name = "张3"; t12.Name = "李四44444"; t13.Name = "王五55555555"; t14.Name = "赵六6666666666666"; t11.Start(t); t12.Start(t); t13.Start(t); t14.Start(t); t11.Join(); t12.Join(); t13.Join(); t14.Join(); Console.WriteLine("老师的作业本书:"+t.num); } //定义学生的线程任务 static void StudentRenWu(object obj) { TeacherDemo14 t=(TeacherDemo14)obj; //TeacherDemo14 t = new TeacherDemo14();//4个老师::StudentRenWu方法被调用4次 for (int i =1; i <=5; i++) { //TeacherDemo14 t=new TeacherDemo14();//20个老师 每次循环对应的一个新老师 t.num++; Thread.Sleep(100); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name+"交了其第"+i+"本作业:::老师的总本书是:"+t.num); } } } //定义类描述老师 class TeacherDemo14 { public int num=0; } 3.2 线程安全问题
//出现线程安全问题: 线程安全问题:多个线程在使用共享数据时 出现结果无法预期的现象 无法预期每次交作业的打印数字 无法预期最终的作业本书: 1::打印数字重复: a同学交作业 num=5, 时间轮片到期 b同学交作业 num=6 时间轮片也到期 随到a 打印输出6 原因:a同学在num++和打印num之间 时间轮片到期 被别的同学更改了num的值 2::最终的作业本书不是20:::num++;不是一个不能再细分的语句:int k=num+1; num=k; 两个语句之间被其他线程打断
3.3 同步代码块
internal class Demo14_05同步代码块 { /* 线程安全问题:多个线程在操作共享数据时 出现结果无法预期(前后数据不一致)的现象 前提条件:1 多个线程 2 必须有共享数据 3 一个线程有多个语句操作共享数据 解决线程安全问题:同步代码块 同步代码块:保证线程a使用共享数据时 线程b可以执行其他代码 如果也要使用共享数据 就需要等待 做到一个线程使用共享数据 其他线程不能对共享数据更改 同步代码块格式: lock(锁对象){ 所有操作共享数据的代码 } 注意:1 锁对象:::可以是任意对象::必须是同一个对象 2 同步代码块必须包含所有操作共享数据的代码 */ static object objLock = new object(); static void Main(string[] args) { TeacherDemo142 t = new TeacherDemo142();//定义老师 作为共享数据 //定义锁对象 Thread t11 = new Thread(StudentRenWu); Thread t12 = new Thread(StudentRenWu); Thread t13 = new Thread(StudentRenWu); Thread t14 = new Thread(StudentRenWu); t11.Name = "张3"; t12.Name = "李四44444"; t13.Name = "王五55555555"; t14.Name = "赵六6666666666666"; t11.Start(t); t12.Start(t); t13.Start(t); t14.Start(t); t11.Join(); t12.Join(); t13.Join(); t14.Join(); Console.WriteLine("老师的作业本书:" + t.num); } //定义学生的线程任务 static void StudentRenWu(object obj) { TeacherDemo142 t = (TeacherDemo142)obj; for (int i = 1; i <= 5; i++) { Thread.Sleep(100); //lock (new object()) {//20个锁对象 lock (t) { //通常情况 把共享数据的对象 作为锁对象 t.num++; Thread.Sleep(10); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "交了其第" + i + "本作业:::老师的总本书是:" + t.num); } //锁换手的机会 } } } //定义类描述老师 class TeacherDemo142 { public int num = 0; }3.4 案例:四个窗口卖票
internal class Demo14_06练习 { static void Main(string[] args) { Ticket ticket= new Ticket(); Thread t1 = new Thread(chuangKou); t1.Name = "窗口1"; Thread t2 = new Thread(chuangKou); t2.Name = "窗口1222"; Thread t3 = new Thread(chuangKou); t3.Name = "窗口13333333"; Thread t4 = new Thread(chuangKou); t4.Name = "窗口14444444444444"; t1.Start(ticket); t2.Start(ticket); t3.Start(ticket); t4.Start(ticket); } //定义线程任务 static void chuangKou(object obj) { //把共享数据乡下转型 Ticket ticket = (Ticket)obj; while (true) { lock (obj) { if (ticket.num > 0)//num=1 { Thread.Sleep(50); ticket.num--; Thread.Sleep(10); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "卖出1张票:票号=" + (ticket.num + 1)); } else { Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "票已经售罄!"); break; } } } } } class Ticket { public int num = 100; }4 线程池
static Random random = new Random(); static void Main(string[] args) { ThreadPool.QueueUserWorkItem((state) => { for (int i = 0; i < 30; i++) { char c = (char)(random.Next('0', '9' + 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + ":::" + i + ":::::" + c); Thread.Sleep(100); } }); ThreadPool.QueueUserWorkItem((state) => { for (int i = 0; i < 30; i++) { char c = (char)(random.Next('a', 'z' + 1)); Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + ":::::::::" + i + ":::::" + c); Thread.Sleep(100); } }); // 等待线程池任务执行(实际开发中需合理同步,此处仅为示例) Console.ReadLine(); }