C# - Multithreading: A Beginner's Guide

Здравствуйте, будущие разработчики на C#! Сегодня мы отправимся в увлекательное путешествие в мир многопоточности. Не волнуйтесь, если это звучит пугающе — я буду вашим доброжелательным проводником, и мы будем двигаться шаг за шагом. К концу этого руководства вы будете работать с потоками, как профессионал!

C# - Multithreading

Что такое многопоточность?

Прежде чем мы углубимся, давайте поймем, что такое многопоточность. Представьте, что вы готовите сложное блюдо. Вы бы не выполняли одну задачу за раз, верно? Вы можете варить макароны на одной конфорке, резать овощи и следить за соусом. Это многозадачность, а в мире программирования мы называем это многопоточностью.

Многопоточность позволяет программе выполнять несколько задач одновременно. Это как если бы в кухне было несколько поваров, каждый из которых отвечает за свою часть блюда.

Цикл жизни потока

Как и у нас, людей, у потоков есть цикл жизни. Давайте разберем его:

Рождение (Новичок): Поток создан, но еще не запущен.
Готов: Поток готов к выполнению и ждет времени процессора.
Выполнение: Поток выполняет свою задачу.
Блокировка: Поток временноpaused (может ожидать algún ресурс).
Смерть: Поток完成了 свою задачу и больше не выполняется.

Вот простая визуализация:

Новичок -> Готов -> Выполнение -> Смерть
^        |
|        v
<-- Блокировка

Основной поток

Когда вы запускаете программу на C#, она автоматически создает поток, называемый Основной поток. Это как шеф-повар в нашей кулинарной метафоре. Давайте посмотрим, как это работает:

using System;
using System.Threading;

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("Основной поток: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
}

Когда вы запустите это, вы увидите что-то вроде:

Основной поток: 1

Это показывает, что наша программа выполняется в Основном потоке, который всегда имеет ID 1.

Свойства и методы класса Thread

Класс Thread в C# предоставляет множество полезных свойств и методов. Давайте рассмотрим некоторые из самыхcommon:

Свойство/Метод	Описание
ManagedThreadId	Получает уникальный идентификатор потока
IsAlive	Indicates whether this thread has been started and has not terminated
Name	Получает или устанавливает имя потока
Priority	Получает или устанавливает приоритет планирования потока
Start()	Запускает поток
Sleep()	Приостанавливает поток на определенное время
Join()	Блокирует вызывающий поток до тех пор, пока этот поток не завершится

Давайте посмотрим, как некоторые из них работают:

using System;
using System.Threading;

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Thread t = new Thread(DoWork);
t.Name = "Рабочий поток";
Console.WriteLine("Запуск потока...");
t.Start();
t.Join();
Console.WriteLine("Поток завершен");
}

static void DoWork()
{
Console.WriteLine($"Поток {Thread.CurrentThread.Name} работает");
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"Поток {Thread.CurrentThread.Name} закончил работу");
}
}

Эта программа создает новый поток, называет его, запускает его, ждет его завершения и затем продолжается. Вывод будет следующим:

Запуск потока...
Поток Рабочий поток работает
Поток Рабочий поток закончил работу
Поток завершен

Создание потоков

Создание потоков в C# похоже на найм новых поваров для нашей кухни. Вот как мы это делаем:

using System;
using System.Threading;

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// Создание потока с использованиемnamed метода
Thread t1 = new Thread(DoWork);
t1.Start();

// Создание потока с использованием анонимного метода
Thread t2 = new Thread(() =>
{
Console.WriteLine("Поток 2 работает");
});
t2.Start();

// Создание потока с параметрами
Thread t3 = new Thread(param =>
{
Console.WriteLine($"Поток 3 говорит: {param}");
});
t3.Start("Привет из Потока 3!");
}

static void DoWork()
{
Console.WriteLine("Поток 1 работает");
}
}

Этот пример показывает три разных способа создания потоков. Запустите его и посмотрите, что произойдет!

Управление потоками

Управление потоками необходимо для эффективной многопоточности. Давайте рассмотрим некоторые способы doing this:

using System;
using System.Threading;

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Thread t = new Thread(DoWork);
t.Start();

// Ждем завершения потока
t.Join();

// Установка приоритета потока
t.Priority = ThreadPriority.Highest;

// Проверка, жив ли поток
Console.WriteLine($"Жив ли поток? {t.IsAlive}");

// Приостанавливаем основной поток
Thread.Sleep(1000);
}

static void DoWork()
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
Console.WriteLine($"Работаем... {i}");
Thread.Sleep(500);
}
}
}

Этот пример демонстрирует, как ждать завершения потока, устанавливать его приоритет, проверять его статус и приостанавливать поток.

Уничтожение потоков

В C# мы обычно не "уничтожаем" потоки вручную. Потоки автоматически завершаются, когда они заканчивают свою работу или когда приложение выходит. Однако мы можем запросить поток停止иться с помощью метода Abort(), хотя это обычно не рекомендуется из-за возможных проблем с очисткой ресурсов.

Вот пример использования Abort(), но помните, лучше проектировать потоки так, чтобы они завершались естественным образом:

using System;
using System.Threading;

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Thread t = new Thread(DoWork);
t.Start();

Thread.Sleep(2000); // Даем потоку поработать 2 секунды

t.Abort(); // Прерываем поток
Console.WriteLine("Поток прерван");
}

static void DoWork()
{
while (true)
{
Console.WriteLine("Работаем...");
Thread.Sleep(500);
}
}
}

Этот код запустит поток на 2 секунды, а затем прервет его.

И вот и все! Вы только что完成了 свое первое занятие по многопоточности на C#. Помните, как и в обучении готовке, овладение многопоточностью требует практики. Так что не бойтесь экспериментировать с этими концепциями. Удачи в программировании, и пусть ваши потоки всегда работают без сбоев!

Credits: Image by storyset

Предыдущий учебник:

C# - Небезопасные коды