net framework и С#, весна 2015: Основы многопоточности. Часть 1

Толстиков Никита

[email protected]

Многопоточность

10.04.2015 1Потоки

mailto:[email protected]

План лекции

• Введение в многопоточность

• Управление потоками

10.04.2015 Толстиков Никита 2Потоки


• C# поддерживает параллельное

исполнение на уровне потоков:

10.04.2015 Толстиков Никита 3LINQ

public static void Example(){

Thread t = new Thread(WriteY); // Создаем новый потокt.Start(); // запускаем WriteY()// Паралельно делаем что-то на основном потоке.for (int i = 0; i < 1000; i++) Console.Write("x");

}static void WriteY(){

for (int i = 0; i < 1000; i++) Console.Write("y");}

//Получится что-то такое://xxxxyyyyyyxxyyyxyxyyxyxyxyyxyyyyyyyyyyyxxxxxxxxxxyyyyyyyyyyyxxxxxxxx...


• Потоки выполняются последовательно на одном ядре и параллельно на нескольких

• Потоки выполняются по расписанию составленному ОС

• Минимальное время выполнения - квант

• Каждый поток имеет собственный стек и контекст, но остальная память общая




class TestClass{

private bool isPrinted = false;

public void Print(){

if (!isPrinted){

Thread.Yield(); //Выйти из выполнения потокаisPrinted = true;Console.WriteLine("Printed");

}}

}


• Каждый поток имеет ссылку на свой тестовый класс

• Вывод детерминирован


public static void ExampleOwn(){

var testClass1 = new TestClass();var testClass2 = new TestClass();Thread t = new Thread(testClass1.Print);t.Start();

testClass2.Print();

//Result://Printed//Printed

}


• Оба потока имеют ссылку на один и тот

же класс

• Вывод не детерминирован


public static void ExampleShare(){

var testClass1 = new TestClass();Thread t = new Thread(testClass1.Print);t.Start();

testClass1.Print();

//Result://Printed//Printed (undefined behavior)

}

Создание и запуск

• Поток инкапсулирован в классе Thread из

пространства имен System.Threading

• Для создания потока в него нужно

передать объект типа:

• Для запуска потока на исполнение нужно

вызвать метод Start


public delegate void ThreadStart();

Выполнение с аргументами

• Первый способ:


static void Example(){

Thread t = new Thread(() => Print("Hello from t!"));t.Start();

}

static void Print(string message){

Console.WriteLine(message);}


• Примечание:

– Контекст может меняться:


string text = "text1";Thread t1 = new Thread(() => Console.WriteLine(text));

text = "text2";Thread t2 = new Thread(() => Console.WriteLine(text));

t1.Start();t2.Start();

//Result://text2//text2


• Примечание:

– Контекст может меняться:

– FIX:


for (int i = 0; i < 10; i++){

new Thread(() => Console.Write(i)).Start();}//Result://0223557799

for (int i = 0; i < 10; i++){

int i1 = i;new Thread(() => Console.Write(i1)).Start();

}//Result://0123456789


• Второй способ:

– Конструктор принимает также объект типа


static void Example(){

Thread t = new Thread(Print);t.Start("Hello from t!");

}

static void Print(object message){

string stringMessage = (string) message; //Нужен кастConsole.WriteLine(stringMessage);

}

public delegate void ParameterizedThreadStart(object obj);

Join

• Метод Join – дожидается окончания

выполнения потока

• Во время исполнения Join поток

находится в заблокированном состоянии и

не потребляет системных ресурсов


public void Join() ...public bool Join(int millisecondsTimeout)...public bool Join(TimeSpan timeout)...

Sleep

• Метод Sleep – ставит выполнения потока на паузу

• Метод Thread.Yield – аналогичен Thread.Sleep(0)

• Метод Thread.Yield можно поставить в любое место программы и она не должна сломаться


public bool Sleep(int millisecondsTimeout)...public bool Sleep(TimeSpan timeout)...

Именованные потоки

• Потоки имеют свойство Name

• Оно крайне полезно при отладке в

VisualStudio



Thread.CurrentThread.Name = "main";Thread worker = new Thread(Go);worker.Name = "worker";worker.Start();Go();

}static void Go(){

Console.WriteLine("Hello from " + Thread.CurrentThread.Name);}

Foreground и Background потоки

• Программа исполняется пока исполняется

хоть один foregraund поток

• По умолчанию все потоки foregraund

• Для изменения типа потока используется

свойство IsBackground


Foreground и Background потоки

• Если количество аргументов больше нуля, то программа не будет ждать ввода клавиши и сразу завершиться

• При завершении в таком стиле finally блоки в background потоках не выполняться

– Использовать Join

– Использовать пул-потоков


static void Main(string[] args){

Thread worker = new Thread(() => Console.ReadLine());if (args.Length > 0) worker.IsBackground = true;worker.Start();

}

Обработка исключений

• Любые try/catch/finally блоки

нерелевантны точке старта потока:



try{

new Thread(Go).Start();}catch (Exception ex){

// We'll never get here!Console.WriteLine("Exception!");

}}

static void Go() { throw null; }

Обработка исключений

• Контроль исключений должен

осуществляться в корневом методе потока:



new Thread(Go).Start();}static void Go(){

try{

throw null; // NullReferenceException будет поймано ниже}catch (Exception ex){

// Что-то залогировать, или посигналить другому потоку и закончить //исполнение

}}

Пул потоков

• Создает потоки заранее

• Позволяет пере использовать потоки

• Уменьшает оверхед при частом создании потоков

• По умолчанию потоки являются background

• Удобно использовать для «быстрых задач» в несколько квантов

• Для долгих (порядка секунд) лучше создавать потоки вручную


Пул потоков



ThreadPool.QueueUserWorkItem(Go);ThreadPool.QueueUserWorkItem(Go, 123);Console.ReadLine();

}

static void Go(object data) // data will be null with the //first call.

{Console.WriteLine("Hello from the thread pool! " + data);

}

//Results://Hello from the thread pool!//Hello from the thread pool! 123

• Как обычные, но вызываются асинхронно

на потоках из пула

Асинхронные делегаты



Func<string, int> method = Work;IAsyncResult cookie = method.BeginInvoke("test", null, null);//// ... here's where we can do other work in parallel...//int result = method.EndInvoke(cookie);Console.WriteLine("String length is: " + result);

}

static int Work(string s) { return s.Length; }

• BeginInvoke запускает метод на исполнение и возвращает IAsincResult«талончик» на получение результата





}


• EndInvoke дожидается исполнения метода по «талончику» и возвращает результат

• Так же перебрасывает необработанные исключения





}


• В BeginInvoke можно передать callback, который вызовется при завершении метода и объект как параметр




Func<string, int> method = Work;method.BeginInvoke("test", Done, method);// ...//

}


static void Done(IAsyncResult cookie){

var target = (Func<string, int>)cookie.AsyncState;int result = target.EndInvoke(cookie);Console.WriteLine("String length is: " + result);

}

The End

10.04.2015 Толстиков Никита 26LINQ

net framework и С#, весна 2015: Основы многопоточности. Часть 1

Documents