開始對多執行緒應用程式進行偵錯 (C#、Visual Basic、C++)

發行項
10/19/2023

Visual Studio 提供數個工具和使用者介面元素，可協助您偵錯多執行緒應用程式。本教學課程示範如何使用執行緒標記、[平行堆疊] 視窗、[平行監看式] 視窗、條件中斷點和篩選中斷點。完成本教學課程會讓您熟悉 Visual Studio 功能，以偵錯多執行緒應用程式。

這兩篇文章提供有關使用其他多執行緒偵錯工具的其他資訊：

若要使用 [偵錯位置] 工具列和 [執行緒] 視窗，請參閱逐步解說：偵錯多執行緒應用程式。
如需使用 Task (受控程式碼) 和並行執行階段 (C++) 的範例，請參閱逐步解說：偵錯平行應用程式。如需適用於大部分多執行緒應用程式類型的一般偵錯秘訣，請閱讀該文章和本主題。

第一個步驟是建立多執行緒應用程式專案。

建立多執行緒應用程式專案

開啟 Visual Studio 並建立新專案。

如果開始視窗未開啟，請選擇 [檔案]>[開始視窗]。

在開始視窗中，選擇 [建立新專案]。

在 [建立新專案] 視窗的搜尋方塊中輸入或鍵入 ASP.NET。接下來，從語言清單中選擇 C#、C++ 或 Visual Basic，然後從平台清單中選擇 Windows。

在您套用語言和平台的篩選條件之後，請選擇 .NET 或 C++ 的 [主控台應用程式] 範本，然後選擇 [下一步]。

注意

如果看不到正確的範本，請移至 [工具]>[取得工具和功能...]，這將開啟 Visual Studio 安裝程式。選擇 [NET 桌面開發] 或 [使用 C++ 的桌面開發] 工作負載，然後選擇 [修改] 按鈕。

在設定新專案視窗中，於專案名稱方塊中鍵入或輸入 MyThreadWalkthroughApp。然後，選擇 [下一步] 或 [建立]，無論哪個選項可用。

對於 .NET Core 或 .NET 5+ 專案，請選擇建議的目標框架或 .NET 8，然後選擇 [建立]。

新的主控台專案隨即出現。建立專案之後，便會出現來源檔案。根據您所選擇的語言，原始程式檔的名稱可能是 Program.cs、MyThreadWalkthroughApp.cpp 或 Module1.vb。

刪除出現在原始程式檔中的程式碼，並將其取代為下列更新的程式碼。為程式碼設定選擇適當的程式碼片段。

using System;
using System.Threading;

public class ServerClass
{

    static int count = 0;
    // The method that will be called when the thread is started.
    public void InstanceMethod()
    {
        Console.WriteLine(
            "ServerClass.InstanceMethod is running on another thread.");

        int data = count++;
        // Pause for a moment to provide a delay to make
        // threads more apparent.
        Thread.Sleep(3000);
        Console.WriteLine(
            "The instance method called by the worker thread has ended. " + data);
    }
}

public class Simple
{
    public static void Main()
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            CreateThreads();
        }
    }
    public static void CreateThreads()
    {
        ServerClass serverObject = new ServerClass();

        Thread InstanceCaller = new Thread(new ThreadStart(serverObject.InstanceMethod));
        // Start the thread.
        InstanceCaller.Start();

        Console.WriteLine("The Main() thread calls this after "
            + "starting the new InstanceCaller thread.");

    }
}

Imports System.Threading

Public Class ServerClass
    ' The method that will be called when the thread is started.
    Public count = 0
    Public Sub InstanceMethod()
        Console.WriteLine(
                "ServerClass.InstanceMethod is running on another thread.")

        Dim data = count + 1
        ' Pause for a moment to provide a delay to make
        ' threads more apparent.
        Thread.Sleep(3000)
        Console.WriteLine(
                "The instance method called by the worker thread has ended. " + data)
    End Sub

End Class

Public Class Simple

    Public Shared Sub Main()

        Dim ts As New ThreadStarter
        For index = 1 To 10
            ts.CreateThreads()
        Next

    End Sub

End Class
Public Class ThreadStarter
    Public Sub CreateThreads()
        Dim serverObject As New ServerClass()

        ' Create the thread object, passing in the
        ' serverObject.InstanceMethod method using a
        ' ThreadStart delegate.
        Dim InstanceCaller As New Thread(AddressOf serverObject.InstanceMethod)

        ' Start the thread.
        InstanceCaller.Start()

        Console.WriteLine("The Main() thread calls this after " _
                    + "starting the new InstanceCaller thread.")

    End Sub
End Class

// #include "pch.h" // Use with pre-compiled header
#include <thread>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

int count = 0;

void doSomeWork() {

    std::cout << "The doSomeWork function is running on another thread." << std::endl;
    int data = count++;
    // Pause for a moment to provide a delay to make
    // threads more apparent.
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
    std::string str = std::to_string(data);
    std::cout << "The function called by the worker thread has ended. " + str<< std::endl;
}

int main() {
    std::vector<std::thread> threads;

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

        threads.push_back(std::thread(doSomeWork));
        std::cout << "The Main() thread calls this after starting the new thread" << std::endl;
}

for (auto& thread : threads) {
    thread.join();
}

return 0;
}

在 [File] \(檔案\) 功能表上，選取 [Save All] \(全部儲存\)。
(僅限 Visual Basic) 在 [方案總管] (右窗格) 中，以滑鼠右鍵按一下專案節點，然後選擇 [屬性]。在 [應用程式] 索引標籤下，將 Startup 物件變更為 Simple。

偵錯多執行緒應用程式

在原始程式碼編輯器中，尋找下列程式碼片段：

Thread.Sleep(3000);
Console.WriteLine();

Thread.Sleep(3000)
Console.WriteLine()

std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
std::cout << "The function called by the worker thread has ended." << std::endl;

在 Thread.Sleep 的左裝訂邊，或是 (針對 C++) std::this_thread::sleep_for 陳述式按一下滑鼠左鍵以插入新的中斷點。

在裝訂邊中，紅色圓圈表示這個位置已設定中斷點。
在 [偵錯] 功能表中，選取 [開始偵錯] (F5)。

Visual Studio 會建置解決方案，應用程式會以附加的偵錯工具開始執行，然後應用程式會在中斷點停止。
在原始程式碼編輯器中，找出包含中斷點的行。

尋找執行緒標記

在 [偵錯工具列] 中，選取 [在來源中顯示執行緒] 按鈕。
按 F11 兩次，將偵錯工具前移。
查看來源視窗左邊的裝訂邊。在此行中，請留意類似兩個扭曲執行緒的執行緒標記圖示。執行緒標記表示執行緒會停在這個位置上。

中斷點可以部分隱藏執行緒標記。
將指標移到執行緒標記上。此時會出現一個 DataTip，告訴您每個已停止執行緒的名稱和執行緒識別碼。在此情況下，名稱可能是 <noname>。
選取執行緒標記以查看捷徑功能表上的可用選項。

檢視執行緒位置

在 [平行堆疊] 視窗中，您可以在 [執行緒] 檢視和 (針對工作型程式設計) [工作] 檢視之間切換，且您可以檢視每個執行緒的呼叫堆疊資訊。在此應用程式中，我們可以使用 [執行緒] 檢視。

選擇偵錯>視窗>平行堆疊來開啟平行堆疊視窗。您應該會看到類似以下的畫面。確切資訊會根據每個執行緒、硬體和程式設計語言的目前位置而有所不同。
在此範例中，從左至右，我們會看到受控程式碼的這項資訊：
- 目前執行緒 (黃色箭號) 已輸入 ServerClass.InstanceMethod。您可以將滑鼠停留在 ServerClass.InstanceMethod 上，以檢視執行緒的執行緒識別碼和堆疊框架。
- 執行緒 31724 正在等候執行緒 20272 所擁有的鎖定。
- 主執行緒 (左側) 已在 [外部程式碼] 停止，如果您選擇 [顯示外部程式碼]，您可以詳細檢視此執行緒。
在此範例中，從左至右，我們會看到受控程式碼的這項資訊：
- 主執行緒 (左側) 已在 Thread.Start 停止，其中停止點是由執行緒標記圖示表示。
- 兩個執行緒已進入 ServerClass.InstanceMethod，其中一個是目前執行緒 (黃色箭號)，而另一個執行緒已在 Thread.Sleep 停止。
- 新的執行緒 (右側) 也正在啟動，但在 ThreadHelper.ThreadStart 上停止。
若要在清單檢視中檢視執行緒，請選取 [偵錯]>[Windows]>[執行緒]。

在此檢視中，您可以輕鬆地看到執行緒 20272 是主要執行緒，且目前位於外部程式碼中，特別是 System.Console.dll。

注意

如需關於使用 [執行緒] 視窗的詳細資訊，請參閱逐步解說：偵錯多執行緒應用程式。
以滑鼠右鍵按一下 [平行堆疊] 或 [執行緒] 視窗中的項目，以查看捷徑功能表上的可用選項。

您可以透過這些右鍵功能表採取各種動作。在本教學課程中，您會在 [平行監看式] 視窗 (下一節) 中探索更多詳細資料。

在變數上設定監看式

選取偵錯>視窗>平行監看式>平行監看式 1，以開啟平行監看式視窗。
選取您在其中看到 <Add Watch> 文字的儲存格 (或第四欄的空白標題儲存格)，然後輸入 data。

每個執行緒的資料變數值隨即會出現在視窗中。
選取您在其中看到 <Add Watch> 文字的儲存格 (或第五欄的空白標題儲存格)，然後輸入 count。

每個執行緒的 count 變數值隨即會出現在視窗中。如果您還沒看到太多資訊，請嘗試按 F11 幾次，以在偵錯工具中將執行緒的執行前移。
以滑鼠右鍵按一下視窗中的其中一個資料列，以查看可用的選項。

將執行緒加上旗標和取消旗標

您可以標幟執行緒以追蹤重要的執行緒，並忽略其他執行緒。

在 [平行監看式] 視窗中，按住 Shift 鍵並選取多個資料列。
以滑鼠右鍵按一下並選取 [標幟]。

所有選取的執行緒都會加上標幟。現在，您可以篩選只顯示已標幟的執行緒。
在 [平行監看式] 視窗中，選取 [僅顯示標幟的執行緒] 按鈕。

清單中只會顯示加上標幟的執行緒。

提示

在標幟某些執行緒之後，您可以在程式碼編輯器中以滑鼠右鍵按一下程式碼，然後選擇 [執行標幟的執行緒至資料指標]。請務必選擇所有標幟執行緒都會到達的程式碼。 Visual Studio 會在選取的程式碼上暫停執行緒，可凍結及解除凍結執行緒，更輕鬆地控制執行順序。
再次選取 [僅顯示標幟的執行緒] 按鈕，以切換回 [顯示所有執行緒] 模式。
若要取消標幟執行緒，請在 [平行監看式] 視窗中，以滑鼠右鍵按下一或多個標幟的執行緒，然後選取 [取消標幟]。

凍結及解除凍結執行緒執行

提示

您可以凍結及解除凍結 (暫停和繼續) 執行緒，以控制執行緒執行工作的順序。這可協助您解決並行問題，例如死結和競爭條件。

在 [平行監看式] 視窗中，選取所有資料列時，以滑鼠右鍵按一下並選取 [凍結]。

在第二個資料行中，每個資料列都會顯示暫停圖示。暫停圖示表示執行緒已凍結。
只選取一個資料列，以取消選取所有其他資料列。
以滑鼠右鍵按一下資料列，然後選取 [解除凍結]。

暫停圖示會消失在這個資料列上，表示執行緒不再凍結。
切換至程式碼編輯器，然後按 F11。只會執行未凍結的執行緒。

應用程式也可以具現化一些新的執行緒。任何新的執行緒都已取消標幟，且不會凍結。

遵循具有條件中斷點的單一執行緒

在偵錯工具中遵循單一執行緒的執行會很有用。其中一種方法是凍結您不需要的執行緒。在某些情況下，您可能需要追蹤單一執行緒，而不凍結其他執行緒，例如重現特定錯誤。若要追蹤執行緒而不凍結其他執行緒，您必須避免在需要的執行緒上中斷程式碼。您可以設定有條件的中斷點來執行此工作。

您可以在不同的條件下設定中斷點，例如執行緒名稱或執行緒識別碼。對於每個執行緒而言，設定您所知資料的條件可能很有用。當您對某些特定資料值比任何特定執行緒更感興趣時，此方法在偵錯期間很常見。

以滑鼠右鍵按一下您先前建立的中斷點，並選取 [條件]。
在 [中斷點設定] 視窗中，針對條件運算式輸入 data == 5。

提示

如果您較需要特定執行緒，請針對條件使用執行緒名稱或執行緒識別碼。若要在 [中斷點設定] 視窗中執行這項操作，請選取 [篩選] 而不是 [條件運算式]，然後遵循篩選提示。您可能需要在應用程式程式碼中為執行緒命名，因為當您重新啟動偵錯工具時，執行緒 ID 會變更。
關閉 [中斷點設定] 視窗。
選取 [重新啟動] 按鈕，以重新啟動偵錯工作階段。

您會在資料變數值為 5 的執行緒上中斷程式碼。在 [平行監看式] 視窗中，尋找指出目前偵錯工具內容的黃色箭號。
現在，您可以逐步執行 (step over) 程式碼 (F10) 並逐步執行 (step into) 程式碼 (F11)，然後遵循單一執行緒的執行。

只要中斷點條件對執行緒而言是唯一的，且偵錯工具不會在其他執行緒上叫用任何其他中斷點 (您可能需要加以停用)，您就可以逐步執行 (step over) 程式碼並逐步執行 (step into) 程式碼，而不切換至其他執行緒。

注意

當您將偵錯工具前移時，所有執行緒都會執行。不過，除非其中一個其他執行緒叫用中斷點，否則偵錯工具不會在其他執行緒上中斷程式碼。

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