.net线程问题

C#是一门支持多线程的语言，因此线程的使用也是比较常见的。由于线程的知识在Win32编程的时候已经说得过多，所以在.Net中很少介绍这部分（可能.Net不觉得这部分是它所特有的）。
 
那么线程相关的问题大致有如下四类（这篇文章只讨论单线程、单线程与UI线程这两方面的问题）。
问题一，线程的基本操作，例如：暂停、继续、停止等；
问题二，如何向线程传递参数或者从中得到其返回值；
问题三，如何使线程所占用的CPU不要老是百分之百；
最后一个，也是问题最多的，就是如何在子线程来控制UI中的控件，换句话说，就是在线程中控制窗体某些控件的显示。
 
对于问题一，我不建议使用[b]Thread类提供的Suspend、Resume以及Abort这三个方法，前两个有问题，好像在VS05已经屏蔽这两个方法；对于Abort来说，除了资源没有得到及时释放外，有时候会出现异常。如何做呢，通过设置开关变量来完成。[/b]
 
对于问题二，我不建议使用静态成员来完成，仅仅为了线程而破坏类的封装有些得不偿失。那如何做呢，通过创建单独的线程类来完成。
 
对于问题三来说，造成这个原因是由于线程中进行不间断的循环操作，从而使CPU完全被子线程占有。那么处理此类问题，其实很简单，在适当的位置调用Thread.Sleep(20)来释放所占有CPU资源，不要小看这20毫秒的睡眠，它的作用可是巨大的，可以使其他线程得到CPU资源，从而使你的CPU使用效率降下来。
 
看完前面的三个问题的解释，对于如何做似乎没有给出一个明确的答案，为了更好地说明如何解决这三个问题，我用一个比较完整的例子展现给大家，代码如下。
[align=left]//--------------------------- Sub-thread class ---------------------------------------[/align]
[align=left]//------------------------------------------------------------------------------------[/align]
[align=left]//---File:          clsSubThread[/align]
[align=left]//---Description:   The sub-thread template class file [/align]
[align=left]//---Author:        Knight[/align]
[align=left]//---Date:          Aug.21, 2006[/align]
[align=left]//------------------------------------------------------------------------------------[/align]
[align=left]//---------------------------{Sub-thread class}---------------------------------------[/align]
[align=left]namespace ThreadTemplate[/align]
[align=left]{[/align]
[align=left]    using System;[/align]
[align=left]    using System.Threading;[/align]
[align=left]    using System.IO;[/align]
[align=left]    ///<summary>[/align]
[align=left]    /// Summary description for clsSubThread.[/align]
[align=left]    ///</summary>[/align]
[align=left]    public class clsSubThread:IDisposable[/align]
[align=left]    {[/align]
[align=left]        private Thread thdSubThread = null;[/align]
[align=left]        private Mutex mUnique = new Mutex();[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        private bool blnIsStopped;[/align]
[align=left]        private bool blnSuspended;[/align]
[align=left]        private bool blnStarted;[/align]
[align=left]        private int nStartNum;[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        public bool IsStopped[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            get{ return blnIsStopped; }[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left]        public bool IsSuspended[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            get{ return blnSuspended; }[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left]        public int ReturnValue[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            get{ return nStartNum;}[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]    [/align]
[align=left]        public clsSubThread( int StartNum )[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            //[/align]
[align=left]            // TODO: Add constructor logic here[/align]
[align=left]            //[/align]
[align=left]            blnIsStopped = true;[/align]
[align=left]            blnSuspended = false;[/align]
[align=left]            blnStarted = false;[/align]
[align=left]            [/align]
[align=left]            nStartNum = StartNum;[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        ///<summary>[/align]
[align=left]        /// Start sub-thread[/align]
[align=left]        ///</summary>[/align]
[align=left]        public void Start()[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            if( !blnStarted )[/align]
[align=left]            {[/align]
[align=left]                thdSubThread = new Thread( new ThreadStart( SubThread ) );[/align]
[align=left]                blnIsStopped = false;[/align]
[align=left]                blnStarted = true;[/align]
[align=left]                thdSubThread.Start();[/align]
[align=left]            }[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        ///<summary>[/align]
[align=left]        /// Thread entry function[/align]
[align=left]        ///</summary>[/align]
[align=left]        private void SubThread()[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            do[/align]
[align=left]            {[/align]
[align=left]                // Wait for resume-command if got suspend-command here [/align]
[align=left]                mUnique.WaitOne();[/align]
[align=left]                mUnique.ReleaseMutex();[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]                nStartNum++;[/align]
[align=left]            [/align]
[align=left]                Thread.Sleep(1000); // Release CPU here[/align]
[align=left]            }while( blnIsStopped == false );[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        ///<summary>[/align]
[align=left]        /// Suspend sub-thread[/align]
[align=left]        ///</summary>[/align]
[align=left]        public void Suspend()[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            if( blnStarted && !blnSuspended )[/align]
[align=left]            {[/align]
[align=left]                blnSuspended = true;[/align]
[align=left]                mUnique.WaitOne();[/align]
[align=left]            }[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left]    [/align]
[align=left]        ///<summary>[/align]
[align=left]        /// Resume sub-thread[/align]
[align=left]        ///</summary>[/align]
[align=left]        public void Resume()[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            if( blnStarted && blnSuspended )[/align]
[align=left]            {[/align]
[align=left]                blnSuspended = false;[/align]
[align=left]                mUnique.ReleaseMutex();[/align]
[align=left]            }[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        ///<summary>[/align]
[align=left]        /// Stop sub-thread[/align]
[align=left]        ///</summary>[/align]
[align=left]        public void Stop()[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            if( blnStarted )[/align]
[align=left]            {[/align]
[align=left]                if( blnSuspended )[/align]
[align=left]                    Resume();[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]                blnStarted = false;[/align]
[align=left]                blnIsStopped = true;[/align]
[align=left]                thdSubThread.Join();[/align]
[align=left]            }[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left]        #region IDisposable Members[/align]
[align=left]        ///<summary>[/align]
[align=left]        /// Class resources dispose here[/align]
[align=left]        ///</summary>[/align]
[align=left]        public void Dispose()[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            // TODO: Add clsSubThread.Dispose implementation[/align]
[align=left]            Stop();//Stop thread first[/align]
[align=left]            GC.SuppressFinalize( this );[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        #endregion[/align]
[align=left]    }[/align]
[align=left]}[/align]
 
那么对于调用呢，就非常简单了，如下：
[align=left]        // Create new sub-thread object with parameters[/align]
[align=left]        clsSubThread mySubThread = new clsSubThread( 5 );[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        mySubThread.Start();//Start thread[/align]
[align=left]        [/align]
[align=left]        Thread.Sleep( 2000 );[/align]
[align=left]        mySubThread.Suspend();//Suspend thread [/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        Thread.Sleep( 2000 );[/align]
[align=left]        mySubThread.Resume();//Resume thread [/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        Thread.Sleep( 2000 );[/align]
[align=left]        mySubThread.Stop();//Stop thread [/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        //Get thread's return value[/align]
[align=left]        Debug.WriteLine( mySubThread.ReturnValue );[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        //Release sub-thread object[/align]
[align=left]        mySubThread.Dispose();[/align]
 
在回过头来看看前面所说的三个问题。
对于问题一来说，首先需要局部成员的支持，那么
[align=left]        private Mutex mUnique = new Mutex();[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        private bool blnIsStopped;[/align]
[align=left]        private bool blnSuspended;[/align]
[align=left]        private bool blnStarted;[/align]
 
光看成员名称，估计大家都已经猜出其代表的意思。接下来需要修改线程入口函数，要是这些开关变量能发挥作用，那么看看SubThread这个函数。
[align=left]        ///<summary>[/align]
[align=left]        /// Thread entry function[/align]
[align=left]        ///</summary>[/align]
[align=left]        private void SubThread()[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            do[/align]
[align=left]            {[/align]
[align=left]                // Wait for resume-command if got suspend-command here [/align]
[align=left]                mUnique.WaitOne();[/align]
[align=left]                mUnique.ReleaseMutex();[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]                nStartNum++;[/align]
[align=left]            [/align]
[align=left]                Thread.Sleep(1000);[/align]
[align=left]            }while( blnIsStopped == false );[/align]
[align=left]        }[/align]
 
函数比较简单，不到十句，可能对于“blnIsStopped == false”这个判断来说，大家还比较好理解，这是一个普通的判断，如果当前Stop开关打开了，就停止循环；否则一直循环。
大家比较迷惑的可能是如下这两句：
[align=left]                mUnique.WaitOne();[/align]
[align=left]                mUnique.ReleaseMutex();[/align]
这两句的目的是为了使线程在Suspend操作的时候能发挥效果，为了解释这两句，需要结合Suspend和Resume这两个方法，它俩的代码如下。
[align=left]        ///<summary>[/align]
[align=left]        /// Suspend sub-thread[/align]
[align=left]        ///</summary>[/align]
[align=left]        public void Suspend()[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            if( blnStarted && !blnSuspended )[/align]
[align=left]            {[/align]
[align=left]                blnSuspended = true;[/align]
[align=left]                mUnique.WaitOne();[/align]
[align=left]            }[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left]    [/align]
[align=left]        ///<summary>[/align]
[align=left]        /// Resume sub-thread[/align]
[align=left]        ///</summary>[/align]
[align=left]        public void Resume()[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            if( blnStarted && blnSuspended )[/align]
[align=left]            {[/align]
[align=left]                blnSuspended = false;[/align]
[align=left]                mUnique.ReleaseMutex();[/align]
[align=left]            }[/align]
[align=left]        }[/align]
 
为了更好地说明，还需要先简单说说Mutex类型。对于此类型对象，当调用对象的WaitOne之后，如果此时没有其他线程对它使用的时候，就立刻获得信号量，继续执行代码；当再调用ReleaseMutex之前，如果再调用对象的WaitOne方法，就会一直等待，直到获得信号量的调用ReleaseMutex来进行释放。这就好比卫生间的使用，如果没有人使用则可以直接使用，否则只有等待。
明白了这一点后，再来解释这两句所能出现的现象。
[align=left]                mUnique.WaitOne();[/align]
[align=left]                mUnique.ReleaseMutex();[/align]
 
当在线程函数中，执行到“mUnique.WaitOne();”这一句的时候，如果此时外界没有发送Suspend消息，也就是信号量没有被占用，那么这一句可以立刻返回。那么为什么要紧接着释放呢，因为不能总占着信号量，立即释放信号量是避免在发送Suspend命令的时候出现等待；如果此时外界已经发送了Suspend消息，也就是说信号量已经被占用，此时“mUnique.WaitOne();”不能立刻返回，需要等到信号量被释放才能继续进行，也就是需要调用Resume的时候，“mUnique.WaitOne();”才能获得信号量进行继续执行。这样才能达到真正意义上的Suspend和Resume。
 
至于线程的Start和Stop来说，相对比较简单，这里我就不多说了。
 
现在再来分析一下问题二，其实例子比较明显，是通过构造函数和属性来完成参数和返回值，这一点我也不多说了。如果线程参数比较多的话，可以考虑属性来完成，类似于返回值。
 
问题三，我就更不用多说了。有人说了，如果子线程中的循环不能睡眠怎么办，因为睡眠的话，有时会造成数据丢失，这方面的可以借鉴前面[b]Suspend的做法，如果更复杂，则牵扯到多线程的同步问题，这部分我会稍后单独写一篇文章。[/b]
 
前三个问题解决了，该说说最常见的问题，如何在子线程中控制窗体控件。这也是写线程方面程序经常遇到的，其实我以前写过两篇文章，都对这方面做了部分介绍。那么大家如果有时间的话，不妨去看看。
http://blog.csdn.net/knight94/archive/2006/03/16/626584.aspx
http://blog.csdn.net/knight94/archive/2006/05/27/757351.aspx
 
首先说说，为什么不能直接在子线程中操纵UI呢。原因在于子线程和[b]UI线程属于不同的上下文，换句比较通俗的话说，就好比两个人在不同的房间里一样，那么要你直接操作另一个房间里的东西，恐怕不行罢，那么对于子线程来说也一样，不能直接操作UI线程中的对象。[/b]
 
那么如何在子线程中操纵UI线程中的对象呢，.Net提供了Invoke和BeginInvoke这两种方法。简单地说，就是子线程发消息让UI线程来完成相应的操作。
 
这两个方法有什么区别，这在我以前的文章已经说过了，Invoke需要等到所调函数的返回，而BeginInvoke则不需要。
 
用这两个方法需要注意的，有如下三点：
第一个是由于Invoke和BeginInvoke属于Control类型的成员方法，因此调用的时候，需要得到Control类型的对象才能触发，也就是说你要触发窗体做什么操作或者窗体上某个控件做什么操作，需要把窗体对象或者控件对象传递到线程中。
 
第二个，对于Invoke和BeginInvoke接受的参数属于一个delegate类型，我在以前的文章中使用的是MethodInvoker，这是.Net自带的一个delegate类型，而并不意味着在使用Invoke或者BeginInvoke的时候只能用它。参看我给的第二篇文章（《如何弹出一个模式窗口来显示进度条》），会有很多不同的delegate定义。
 
最后一个，使用Invoke和BeginInvoke有个需要注意的，就是当子线程在Form_Load开启的时候，会遇到异常，这是因为触发Invoke的对象还没有完全初始化完毕。处理此类问题，在开启线程之前显式的调用“this.Show();”，来使窗体显示在线程开启之前。如果此时只是开启线程来初始化显示数据，那我建议你不要使用子线程，用Splash窗体的效果可能更好。这方面可以参看如下的例子。
http://www.syncfusion.com/FAQ/WindowsForms/FAQ_c95c.aspx#q621q
 
线程的四个相关问题已经说完了，这篇文章只说了单线程，以及单线程与UI线程交互的问题。其中涉及到的方法不一定是唯一的，因为.Net还提供了其他类来扶助线程操作，这里就不一一罗列。至于多线程之间的同步，我会稍后专门写篇文章进行描述。

如何弹出一个模式窗口来显示进度条

最近看了好多人问这方面的问题，以前我也写过一篇blog，里面说了如何在子线程中控制进度条。但目前大多数环境，需要弹出模式窗口，来显示进度条，那么只需要在原先的基础上稍作修改即可。
 
首先是进度条窗体，需要在上面添加进度条，然后去掉ControlBox。除此外，还要增加一个方法，用来控制进度条的增加幅度，具体如下：
[align=left]    ///<summary>[/align]
[align=left]    /// Increase process bar[/align]
[align=left]    ///</summary>[/align]
[align=left]    ///<param name="nValue">the value increased</param>[/align]
[align=left]    ///<returns></returns>[/align]
[align=left]    public bool Increase( int nValue )[/align]
[align=left]    {[/align]
[align=left]        if( nValue > 0 )[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            if( prcBar.Value + nValue < prcBar.Maximum )[/align]
[align=left]            {[/align]
[align=left]                prcBar.Value += nValue;[/align]
[align=left]                return true;[/align]
[align=left]            }[/align]
[align=left]            else[/align]
[align=left]            {[/align]
[align=left]                prcBar.Value = prcBar.Maximum;[/align]
[align=left]                this.Close();[/align]
[align=left]                return false;[/align]
[align=left]            }[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left]        return false;[/align]
[align=left]    }[/align]
 
接着就是主窗体了，如何进行操作了，首先需要定义两个私有成员，一个委托。其中一个私有成员是保存当前进度条窗体对象，另一个是保存委托方法（即增加进度条尺度），具体如下：
[align=left]    private frmProcessBar myProcessBar = null;[/align]
[align=left]    private delegate bool IncreaseHandle( int nValue );[/align]
[align=left]    private IncreaseHandle myIncrease = null;[/align]
 
接着要在主窗体中提供函数来打开进度条窗体，如下：
[align=left]    ///<summary>[/align]
[align=left]    /// Open process bar window[/align]
[align=left]    ///</summary>[/align]
[align=left]    private void ShowProcessBar()[/align]
[align=left]    {[/align]
[align=left]        myProcessBar = new frmProcessBar();[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        // Init increase event[/align]
[align=left]        myIncrease = new IncreaseHandle( myProcessBar.Increase );[/align]
[align=left]        myProcessBar.ShowDialog();[/align]
[align=left]        myProcessBar = null;[/align]
[align=left]    }[/align]
 
那么现在就可以开始创建线程来运行，具体如下：
[align=left]    ///<summary>[/align]
[align=left]    /// Sub thread function[/align]
[align=left]    ///</summary>[/align]
[align=left]    private void ThreadFun()[/align]
[align=left]    {[/align]
[align=left]        MethodInvoker mi = new MethodInvoker( ShowProcessBar );[/align]
[align=left]        this.BeginInvoke( mi );[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        Thread.Sleep( 1000 );//Sleep a while to show window[/align]
[align=left] [/align]
[align=left]        bool blnIncreased = false;[/align]
[align=left]        object objReturn = null;[/align]
[align=left]        do[/align]
[align=left]        {[/align]
[align=left]            Thread.Sleep( 50 );[/align]
[align=left]            objReturn = this.Invoke( this.myIncrease, [/align]
[align=left]                new object[]{ 2 } );[/align]
[align=left]            blnIncreased = (bool)objReturn ;[/align]
[align=left]        }[/align]
[align=left]        while( blnIncreased );[/align]
[align=left]    }[/align]
      
       注意以上，在打开进度条窗体和增加进度条进度的时候，一个用的是BeginInvoke，一个是Invoke，这里的区别是BeginInvoke不需要等待方法运行完毕，而Invoke是要等待方法运行完毕。还有一点，此处用返回值来判断进度条是否到头了，如果需要有其他的控制，可以类似前面的方法来进行扩展。
 
启动线程，可以如下：
[align=left]    Thread thdSub = new Thread( new ThreadStart( ThreadFun ) );[/align]
[align=left]    thdSub.Start();[/align]
 
这样，一个用模式打开进度条窗体就做完了。