Потоки и работа с ними

  • Статья

Многопоточность позволяет увеличивать скорость реагирования приложения и, если приложение работает в многопроцессорной или многоядерной системе, его пропускную способность.

Процессы и потоки

Процесс — это исполнение программы. Операционная система использует процессы для разделения исполняемых приложений. Поток — это основная единица, которой операционная система выделяет время процессора. Каждый поток имеет приоритет планирования и набор структур, в которых система сохраняет контекст потока, когда выполнение потока приостановлено. Контекст потока содержит все сведения, позволяющие потоку безболезненно возобновить выполнение, в том числе набор регистров процессора и стек потока. Несколько потоков могут выполняться в контексте процесса. Все потоки процесса используют общий диапазон виртуальных адресов. Поток может исполнять любую часть программного кода, включая части, выполняемые в данный момент другим потоком.

Примечание.

Платформа .NET Framework предоставляет способ изоляции приложений в процессе с помощью доменов приложений. (Домены приложений недоступны в .NET Core.) Дополнительные сведения см. в разделе "Домены приложений" и "Потоки" статьи "Домены приложений".

По умолчанию программа .NET запускается с одним потоком, часто называемым основным потоком. Тем не менее она может создавать дополнительные потоки для выполнения кода параллельно или одновременно с основным потоком. Эти потоки часто называются рабочими потоками.

Цели применения нескольких потоков

Используйте несколько потоков, чтобы увеличить скорость реагирования приложения и воспользоваться преимуществами многопроцессорной или многоядерной системы, чтобы увеличить пропускную способность приложения.

Представьте себе классическое приложение, в котором основной поток отвечает за элементы пользовательского интерфейса и реагирует на действия пользователя. Используйте рабочие потоки для выполнения длительных операций, которые, в противном случае будут занимать основной поток, в результате чего пользовательский интерфейс будет недоступен. Для более оперативной реакции на входящие сообщения или события также можно использовать выделенный поток связи с сетью или устройством.

Если программа выполняет операции, которые могут выполняться параллельно, можно уменьшить общее время выполнения путем выполнения этих операций в отдельных потоках и запуска программы в многопроцессорной или многоядерной системе. В такой системе использование многопоточности может увеличить пропускную способность, а также повысить скорость реагирования.

Как использовать многопоточность в .NET

Начиная с .NET Framework 4, для многопоточности рекомендуется использовать библиотеку параллельных задач (TPL) и Parallel LINQ (PLINQ). Дополнительные сведения см. в разделе Параллельное программирование.

Библиотека параллельных задач и PLINQ полагаются на потоки ThreadPool. Класс System.Threading.ThreadPool предоставляет приложения .NET с пулом рабочих потоков. Также можно использовать потоки из пула потоков. Дополнительные сведения см. в разделе Управляемый пул потоков.

Наконец, можно использовать класс System.Threading.Thread, который представляет управляемый поток. Дополнительные сведения см. в разделе Использование потоков и работа с потоками.

Несколько потоков могут требовать доступ к общему ресурсу. Чтобы сохранить ресурс в непроверенном состоянии и избежать условий гонки, необходимо синхронизировать доступ к потоку к нему. Вы также можете координировать взаимодействие нескольких потоков. Платформа .NET предоставляет ряд типов для синхронизации доступа к общему ресурсу или координации взаимодействия потоков. Дополнительные сведения см. в разделе Обзор примитивов синхронизации.

Исключения следует обрабатывать в потоках. Необработанные исключения в потоках, как правило, приводят к завершению процесса. Дополнительные сведения см. в статье Исключения в управляемых потоках.

См. также