Работа с потоками
Свойства потока
Каждый поток имеет ряд свойств: Name - имя потока, ManagedThreadId – номер потока, IsAlive - признак существования потока, IsBackground – признак фонового потока, ThreadState – состояние потока. Эти свойства доступны и для внешнего вызова.
// Объявляем массив потоков
Thread[] arThr = new Thread[N];
for(int i=0; i<arThr.Length; i++)
{
arThr[i] = new Thread(SomeFunc);
arThr[i].Start();
}
for(int i=0; i<arThr.Length; i++)
{
// Выводим информацию о потоках
Console.WriteLine("Thread Id: {0},
name: {1}, IsAlive: {2}",
arThr[i].ManagedThreadId,
arThr[i].Name,
arThr[i].IsAlive);
}
Свойства текущего потока можно получить с помощью объекта Thread.CurrentThread. Следующий фрагмент с помощью механизма рефлексии выводит все свойства текущего потока.
using System;
using System.Reflection;
using System.Threading;
class ThreadInfo
{
static void Main()
{
Thread t = Thread.CurrentThread;
t.Name = "MAIN THREAD";
foreach(PropertyInfo p in t.GetType().GetProperties())
{
Console.WriteLine("{0}:{1}",
p.Name,p.GetValue(t, null));
}
}
}
Вывод всех свойств текущего потока:
ManagedThreadId: 10
ExecutionContext: System.Threading.ExecutionContext
Priority: Normal
IsAlive: True
IsThreadPoolThread: False
CurrentThread: System.Threading.Thread
IsBackground: False
ThreadState: Running
ApartmentState: MTA
CurrentUICulture: ru-RU
CurrentCulture: ru-RU
CurrentContext: ContextID: 0
CurrentPrincipal: System.Security.Principal.GenericPrincipal
Name: MAIN THREAD
Приоритеты потоков
Приоритеты потоков определяют очередность выделения доступа к ЦП. Высокоприоритетные потоки имеют преимущество и чаще получают доступ к ЦП, чем низкоприоритетные. Приоритеты потоков задаются перечислением ThreadPriority, которое имеет пять значений: Highest - наивысший, AboveNormal – выше среднего, Normal - средний, BelowNormal – ниже среднего, Lowest - низший. По умолчанию поток имеет средний приоритет. Для изменения приоритета потока или чтения текущего используется свойство Priority. Влияние приоритетов сказывается только в случае конкуренции множества потоков за мощности ЦП.
В следующем фрагменте пять потоков с разными приоритетами конкурируют за доступ к ЦП с двумя ядрами. Каждый поток увеличивает свой счетчик.
class PriorityTesting
{
static long[] counts;
static bool finish;
static void ThreadFunc(object iThread)
{
while(true)
{
if(finish)
break;
counts[(int)iThread]++;
}
}
static void Main()
{
counts = new long[5];
Thread[] t = new Thread[5];
for(int i=0; i<t.Length; i++)
{
t[i] = new Thread(ThreadFunc);
t[i].Priority = (ThreadPriority)i;
}
// Запускаем потоки
for(int i=0; i<t.Length; i++)
t[i].Start(i);
// Даём потокам возможность поработать 10 c
Thread.Sleep(10000);
// Сигнал о завершении
finish = true;
// Ожидаем завершения всех потоков
for(int i=0; i<t.Length; i++)
t[i].Join();
// Вывод результатов
for(int i=0; i<t.Length; i++)
Console.WriteLine("Thread with priority {0, 15},
Counts: {0}", (ThreadPriority)i, counts[i]);
}
}
Thread with priority Lowest, Counts: 7608195
Thread with priority BelowNormal, Counts: 10457706
Thread with priority Normal, Counts: 17852629
Thread with priority AboveNormal, Counts: 297729812
Thread with priority Highest, Counts: 302506232
Локальное хранилище потока
Типы, объявленные внутри рабочей функции потока, являются локальными – у каждого потока, выполняющего функцию, свои копии (приватные данные). Типы, объявленные вне рабочей функции потока, являются общими для всех потоков переменными. Изменения общих данных в одном потоке отражаются в другом потоке.
Существует возможность оперировать с локальными данными потока, объявленными вне рабочей функции, например, в общедоступном классе. Первый способ заключается в объявлении статического поля, локального для каждого потока.
В следующем фрагменте рабочая функция потока использует объект пользовательского типа Data. В этом классе
public class Data
{
public static int sharedVar;
[ThreadStatic] static int localVar;
}
class Program
{
static void threadFunc(object i)
{
Console.WriteLine("Thread {0}: Before changing..
Shared: {1}, local: {2}",
i, Data.sharedVar, Data.localVar);
Data.sharedVar = (int)i;
Data.localVar = (int)i;
Console.WriteLine("Thread {0}: After changing..
Shared: {1}, local: {2}",
i, Data.sharedVar, Data.localVar);
}
static void Main()
{
Thread t1 = new Thread(threadFunc);
Thread t2 = new Thread(threadFunc);
Data.sharedVar = 3; Data.localVar = 3;
t1.Start(1); t2.Start(2);
t1.Join(); t2.Join();
}
}
Thread 1: Before changing.. Shared: 3, local: 0
Thread 1: After changing.. Shared: 1, local: 1
Thread 2: Before changing.. Shared: 1, local: 0
Thread 2: After changing.. Shared: 2, local: 2
Ограничения этого способа связаны с тем, что атрибут используется только со статическими полями и инициализация поля осуществляется только одним потоком.
Второй способ объявления локальных данных заключается в использовании объекта ThreadLocal<T>:
static void Main()
{
ThreadLocal<int> localSum = new ThreadLocal<int>(() => 0);
t1 = new Thread(() => {
for(int i=0; i<10; i++)
localSum.Value++;
Console.WriteLine(localSum.Value);
});
t2 = new Thread(() => {
for(int i=0; i<10; i++)
localSum.Value--;
Console.WriteLine(localSum.Value);
});
t1.Start(); t2.Start();
t1.Join(); t2.Join();
Console.WriteLine(localSum.Value);
}
Получаем:
10
-10
0
Первый поток увеличивал свой счетчик, второй уменьшал, а третий (главный поток) ничего не делал со своим локальным счетчиком, поэтому получаем 0.
Третий способ заключается в использовании локальных слотов потока. Доступ к слотам обеспечивается с помощью методов GetData, SetData. Объект, идентифицирующий слот, можно получить с помощью строковой константы. Применение слотов является менее производительным по сравнению с локальными статическими полями. Но может быть полезным, если работа потока структурирована в нескольких методах. В каждом методе можно получить доступ к слоту потока по его имени.
public class ThreadWork
{
private string sharedWord;
public void Run(string secretWord)
{
sharedWord = secretWord;
Save(secretWord);
Thread.Sleep(500);
Show();
}
private void Save(string s)
{
// Получаем идентификатор слота по имени
LocalDataStoreSlot slot =
Thread.GetNamedDataSlot("Secret");
// Сохраняем данные
Thread.SetData(slot, s);
}
private void Show()
{
LocalDataStoreSlot slot =
Thread.GetNamedDataSlot("Secret");
string secretWord = Thread.GetData(slot);
Console.WriteLine("Thread {0}, secret word: {1},
shared word: {2}",
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
secretWord, sharedWord);
}
}
class Program
{
static void Main()
{
ThreadWork thr = new ThreadWork();
new Thread(() => thr.Run("one")).Start();
new Thread(() => thr.Run("two")).Start();
new Thread(() => thr.Run("three")).Start();
Thread.Sleep(1000);
}
}
Thread: 15, secret word: one, shared word: three
Thread: 16, secret word: two, shared word: three
Thread: 17, secret word: three, shared word: three
Переменная sharedWord является разделяемой, поэтому выводится последнее изменение, выполненное третьим потоком.