Практическое руководство. Создание и завершение потоков (Руководство по программированию на C#)
Обновлен: Ноябрь 2007
В этом примере демонстрируется создание вспомогательного или рабочего потока и использование его для выполнения обработки параллельно с основным потоком. Также демонстрируется постановка одного потока в ожидание другого и корректное закрытие потока. Дополнительные сведения о многопотоковости см. в разделах Управляемая поточность и Использование потоков (Руководство по программированию на C#).
В примере создается класс с именем Worker, содержащий метод DoWork, который будет выполняться рабочим потоком. Это, по существу, функция Main для рабочего потока. Выполнение рабочего потока начнется с вызова этого метода, а завершение происходит автоматически при возврате из метода. Метод DoWork выглядит следующим образом:
public void DoWork()
{
while (!_shouldStop)
{
Console.WriteLine("worker thread: working...");
}
Console.WriteLine("worker thread: terminating gracefully.");
}
Класс Worker содержит дополнительный метод, который указывает, что DoWork должен выполнить возврат. Этот метод называется RequestStop и выглядит следующим образом:
public void RequestStop()
{
_shouldStop = true;
}
Метод RequestStop присваивает элементу данных _shouldStop значение true. Так как этот элемент данных проверяется методом DoWork, это действие косвенно влияет на выполнение возврата DoWork, в результате чего рабочий поток закрывается. Однако следует обратить внимание на то, что DoWork и RequestStop будут выполняться различными потоками. DoWork выполняется рабочим потоком, а RequestStop выполняется основным потоком, поэтому _shouldStop элемент данных объявляется volatile следующим образом:
private volatile bool _shouldStop;
Ключевое слово volatile предупреждает компилятор о том, что элемент данных _shouldStop будет использоваться несколькими потоками и, следовательно, не следует делать предположений оптимизации о состоянии данного элемента. Дополнительные сведения см. в разделе volatile (Справочник по C#).
Использование ключевого слова volatile с элементом данных _shouldStop позволяет безопасно осуществлять доступ к этому элементу из нескольких потоков, не используя формальные методы синхронизации потоков, но только потому что _shouldStop является bool. Это означает, что только одинарные, атомарные операции необходимы для изменения _shouldStop. Если, однако, этот элемент данных являлся классом, структурой или массивом, использование его несколькими потоками скорее всего приведет к периодическому повреждению данных. Рассмотрим поток, изменяющий значения в массиве. Windows регулярно прерывает потоки, чтобы позволить другим потокам выполняться. Следовательно, этот поток будет остановлен после присваивания значений только некоторых элементов массива, до присваивания значений остальных. Так как текущее состояние массива не планировалось программистом, у другого потока может не удаться прочитать этот массив.
Перед тем, как фактически создать рабочий, функция Main создает объект Worker и экземпляр Thread. Объект потока конфигурируется для использования метода Worker.DoWork в качестве точки входа путем передачи ссылки на этой метод конструктору Thread следующим образом:
Worker workerObject = new Worker();
Thread workerThread = new Thread(workerObject.DoWork);
Хотя на этом этапе объект рабочего потока существует и уже настроен, фактический рабочий поток еще не создан. Этого не происходит до тех пор, пока Main не вызовет метод Start:
workerThread.Start();
На этом этапе система запускает выполнение рабочего потока, которое является асинхронным по отношению к основному потоку. Это означает, что функция Main продолжает немедленное выполнение кода, а рабочий поток одновременно проходит инициализацию. Чтобы функция Main не пыталась завершить рабочий поток до начала его выполнения, функция Main выполняется циклично до тех пор, пока свойству IsAlive рабочего потока не будет присвоено значение true:
while (!workerThread.IsAlive);
Далее основной поток кратковременно останавливается вызовом Sleep. Это гарантирует выполнение функцией DoWork рабочего потока цикла внутри метода DoWork в течение нескольких итераций до того, как функция Main выполнит несколько команд:
Thread.Sleep(1);
После того, как пройдет одна миллисекунда, Main передает объекту рабочего потока сигнал о завершении с использованием метода Worker.RequestStop, введенного ранее:
workerObject.RequestStop();
Также можно завершить поток из другого потока, используя вызов Abort. При этом выбранный поток принудительно завершается, даже если его задача еще не выполнена, причем возможности очистки ресурсов не предоставляется. Рекомендуется использовать метод, показанный в этом примере.
В завершение, функция Main вызывает метод Join в объекте рабочего потока. Этот метод приводит к блокировке или ожиданию текущего потока до тех пор, пока не будет завершен поток, представляемый объектом. Следовательно, Join не возвращается до тех пор, пока не возвращается рабочий поток, таким образом завершая себя:
workerThread.Join();
На этом этапе существует только основной поток, выполняющий Main. Функция выводит на экран последнее сообщение и возвращается, завершая при этом основной поток.
Ниже приведен полный пример.
Пример
using System;
using System.Threading;
public class Worker
{
// This method will be called when the thread is started.
public void DoWork()
{
while (!_shouldStop)
{
Console.WriteLine("worker thread: working...");
}
Console.WriteLine("worker thread: terminating gracefully.");
}
public void RequestStop()
{
_shouldStop = true;
}
// Volatile is used as hint to the compiler that this data
// member will be accessed by multiple threads.
private volatile bool _shouldStop;
}
public class WorkerThreadExample
{
static void Main()
{
// Create the thread object. This does not start the thread.
Worker workerObject = new Worker();
Thread workerThread = new Thread(workerObject.DoWork);
// Start the worker thread.
workerThread.Start();
Console.WriteLine("main thread: Starting worker thread...");
// Loop until worker thread activates.
while (!workerThread.IsAlive);
// Put the main thread to sleep for 1 millisecond to
// allow the worker thread to do some work:
Thread.Sleep(1);
// Request that the worker thread stop itself:
workerObject.RequestStop();
// Use the Join method to block the current thread
// until the object's thread terminates.
workerThread.Join();
Console.WriteLine("main thread: Worker thread has terminated.");
}
}
Ниже приведены выходные данные:
main thread: starting worker thread...
worker thread: working...
worker thread: working...
worker thread: working...
worker thread: working...
worker thread: working...
worker thread: working...
worker thread: working...
worker thread: working...
worker thread: working...
worker thread: working...
worker thread: working...
worker thread: terminating gracefully...
main thread: worker thread has terminated
См. также
Задачи
Основные понятия
Руководство по программированию в C#
Ссылки
Создание потоков (Руководство по программированию на C#)
Использование потоков (Руководство по программированию на C#)