1、概念
线程是程序中的一个执行流，每个线程都有自己的专有寄存器(栈指针、程序计数器等)，但代码区是共享的，即不同的线程可以执行同样的函数。
多线程是指程序中包含多个执行流，即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务，也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。
线程之间对共享资源的访问会相互影响，必须解决竞用共享资源的问题；
线程太多会导致控制太复杂，最终可能造成很多Bug；
Thread类有几个至关重要的方法，描述如下：
Start()：启动线程；
Sleep(int)：静态方法，暂停当前线程指定的毫秒数；
Abort()：通常使用该方法来终止一个线程；
Suspend()：该方法并不终止未完成的线程，它仅仅挂起线程，以后还可恢复；
Resume()：恢复被Suspend()方法挂起的线程的执行；
Thread.ThreadState 属性
这个属性代表了线程运行时状态，在不同的情况下有不同的值，我们有时候可以通过对该值的判断来设计程序流程。
ThreadState 属性的取值如下：
Aborted：线程已停止；
AbortRequested：线程的Thread.Abort()方法已被调用，但是线程还未停止；
Background：线程在后台执行，与属性Thread.IsBackground有关；
Running：线程正在正常运行；
Stopped：线程已经被停止；
StopRequested：线程正在被要求停止；
Suspended：线程已经被挂起（此状态下，可以通过调用Resume()方法重新运行）；
SuspendRequested：线程正在要求被挂起，但是未来得及响应；
Unstarted：未调用Thread.Start()开始线程的运行；
WaitSleepJoin：线程因为调用了Wait(),Sleep()或Join()等方法处于封锁状态；
线程的优先级
Highest，AboveNormal，Normal，BelowNormal，Lowest，在创建线程时如果不指定优先级，那么系统默认为ThreadPriority.Normal。
给一个线程指定优先级，我们可以使用如下代码：
//设定优先级为最低
myThread.Priority=ThreadPriority.Lowest;
2、操作线程
在C#中，线程入口是通过ThreadStart代理（delegate）来提供的，你可以把ThreadStart理解为一个函数指针，指向线程要执行的函数，当调用Thread.Start()方法后，线程就开始执行ThreadStart所代表或者说指向的函数。
操作代码：
Thread oThread = new Thread(new ThreadStart(oAlpha.Beta));
oThread.Start();
while (!oThread.IsAlive)
Thread.Sleep(1);
oThread.Abort();
oThread.Join();
3、生产者和消费者
生产者线程和消费者线程是交替进行的，生产者写入一个数，消费者立即读取并且显示
每个线程都有自己的资源，但是代码区是共享的，即每个线程都可以执行相同的函数。这可能带来的问题就是几个线程同时执行一个函数，导致数据的混乱，产生不可预料的结果，因此我们必须避免这种情况的发生
C#提供了一个关键字lock，它可以把一段代码定义为互斥段（critical section），互斥段在一个时刻内只允许一个线程进入执行，而其他线程必须等待。在C#中，关键字lock定义如下：
lock(expression) statement_block
expression代表你希望跟踪的对象，通常是对象引用。
如果你想保护一个类的实例，一般地，你可以使用this；
如果你想保护一个静态变量（如互斥代码段在一个静态方法内部），一般使用类名就可以了。
而statement_block就是互斥段的代码，这段代码在一个时刻内只可能被一个线程执行。
Monitor 类锁定一个对象
当多线程公用一个对象时，也会出现和公用代码类似的问题，这种问题就不应该使用lock关键字了，这里需要用到System.Threading中的一个类Monitor，我们可以称之为监视器，Monitor提供了使线程共享资源的方案
Queue oQueue=new Queue();
Monitor.Enter(oQueue);
//现在oQueue对象只能被当前线程操纵了
Monitor.Exit(oQueue);//释放锁
当一个线程调用Monitor.Enter()方法锁定一个对象时，这个对象就归它所有了，其它线程想要访问这个对象，只有等待它使用Monitor.Exit()方法释放锁。为了保证线程最终都能释放锁，你可以把Monitor.Exit()方法写在try-catch-finally结构中的finally代码块里。
4、线程池
在多线程的程序中，经常会出现两种情况：
一种情况： 应用程序中，线程把大部分的时间花费在等待状态，等待某个事件发生，然后才能给予响应
这一般使用ThreadPool（线程池）来解决；
另一种情况：线程平时都处于休眠状态，只是周期性地被唤醒
这一般使用Timer（定时器）来解决；
ThreadPool类提供一个由系统维护的线程池（可以看作一个线程的容器），将线程安放在线程池里，需使用ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法
//将一个线程放进线程池，该线程的Start()方法将调用WaitCallback代理对象代表的函数
public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback);
//重载的方法如下，参数object将传递给WaitCallback所代表的方法
public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback, object);
ManualResetEvent对象，该对象就像一个信号灯，可以利用它的信号来通知其它线程，当线程池中所有线程工作都完成以后，ManualResetEvent对象将被设置为有信号，从而通知主线程继续运行。
ManualResetEvent对象有几个重要的方法：
初始化该对象时，用户可以指定其默认的状态（有信号/无信号）；
在初始化以后，该对象将保持原来的状态不变，直到它的Reset()或者Set()方法被调用：
Reset()方法：将其设置为无信号状态；
Set()方法：将其设置为有信号状态。
WaitOne()方法：使当前线程挂起，直到ManualResetEvent对象处于有信号状态，此时该线程将被激活。然后，程序将向线程池中添加工作项，这些以函数形式提供的工作项被系统用来初始化自动建立的线程。当所有的线程都运行完了以后，ManualResetEvent.Set()方法被调用，因为调用了ManualResetEvent.WaitOne()方法而处在等待状态的主线程将接收到这个信号，于是它接着往下执行，完成后边的工作。
代码：
//这是用来保存信息的数据结构，将作为参数被传递
public class SomeState
{
public int Cookie;
public SomeState(int iCookie)
{
Cookie = iCookie;
}
} public class Alpha
{
public Hashtable HashCount;
public ManualResetEvent eventX;
public static int iCount = 0;
public static int iMaxCount = 0;
public Alpha(int MaxCount)
{
HashCount = new Hashtable(MaxCount);
iMaxCount = MaxCount;
}
//线程池里的线程将调用Beta()方法
public void Beta(Object state)
{
//输出当前线程的hash编码值和Cookie的值
Console.WriteLine(" {0} {1} :", Thread.CurrentThread.GetHashCode(),((SomeState)state).Cookie);
Console.WriteLine("HashCount.Count=={0}, Thread.CurrentThread.GetHashCode()=={1}", HashCount.Count, Thread.CurrentThread.GetHashCode());
lock (HashCount)
{
//如果当前的Hash表中没有当前线程的Hash值，则添加之
if (!HashCount.ContainsKey(Thread.CurrentThread.GetHashCode()))
HashCount.Add (Thread.CurrentThread.GetHashCode(), 0);
HashCount[Thread.CurrentThread.GetHashCode()] =
((int)HashCount[Thread.CurrentThread.GetHashCode()])+1;
}
int iX = 2000;
Thread.Sleep(iX);
//Interlocked.Increment()操作是一个原子操作，具体请看下面说明
Interlocked.Increment(ref iCount);
if (iCount == iMaxCount)
{
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("Setting eventX ");
eventX.Set();
}
}
} public class SimplePool
{
public static int Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("Thread Pool Sample:");
bool W2K = false;
int MaxCount = 10;//允许线程池中运行最多10个线程
//新建ManualResetEvent对象并且初始化为无信号状态
ManualResetEvent eventX = new ManualResetEvent(false);
Console.WriteLine("Queuing {0} items to Thread Pool", MaxCount);
Alpha oAlpha = new Alpha(MaxCount);
//创建工作项
//注意初始化oAlpha对象的eventX属性
oAlpha.eventX = eventX;
Console.WriteLine("Queue to Thread Pool 0");
try
{
//将工作项装入线程池
//这里要用到Windows 2000以上版本才有的API，所以可能出现NotSupportException异常
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(oAlpha.Beta), new SomeState(0));
W2K = true;
}
catch (NotSupportedException)
{
Console.WriteLine("These API's may fail when called on a non-Windows 2000 system.");
W2K = false;
}
if (W2K)//如果当前系统支持ThreadPool的方法.
{
for (int iItem=1;iItem < MaxCount;iItem++)
{
//插入队列元素
Console.WriteLine("Queue to Thread Pool {0}", iItem);
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(oAlpha.Beta), new SomeState(iItem));
}
Console.WriteLine("Waiting for Thread Pool to drain");
//等待事件的完成，即线程调用ManualResetEvent.Set()方法
eventX.WaitOne(Timeout.Infinite,true);
//WaitOne()方法使调用它的线程等待直到eventX.Set()方法被调用
Console.WriteLine("Thread Pool has been drained (Event fired)");
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("Load across threads");
foreach(object o in oAlpha.HashCount.Keys)
Console.WriteLine("{0} {1}", o, oAlpha.HashCount[o]);
}
Console.ReadLine();
return 0;
}
}
}
}程序出现的InterLocked类也是专为多线程程序而存在的，它提供了一些有用的原子操作。
原子操作：就是在多线程程序中，如果这个线程调用这个操作修改一个变量，那么其他线程就不能修改这个变量了，这跟lock关键字在本质上是一样的。
5、定时器
Timer类：设置一个定时器，定时执行用户指定的函数。
定时器启动后，系统将自动建立一个新的线程，执行用户指定的函数。
初始化一个Timer对象：
Timer timer = new Timer(timerDelegate, s,1000, 1000);
// 第一个参数：指定了TimerCallback 委托，表示要执行的方法；
// 第二个参数：一个包含回调方法要使用的信息的对象，或者为空引用；
// 第三个参数：延迟时间——计时开始的时刻距现在的时间，单位是毫秒,指定为“0”表示立即启动计时器；
// 第四个参数：定时器的时间间隔——计时开始以后，每隔这么长的一段时间，TimerCallback所代表的方法将被调用一次，单位也是毫秒。指定 Timeout.Infinite 可以禁用定期终止。
Timer.Change()方法：修改定时器的设置。（这是一个参数类型重载的方法）
使用示例： timer.Change(1000,2000); //创建代理对象TimerCallback，该代理将被定时调用
TimerCallback timerDelegate = new TimerCallback(CheckStatus);
//创建一个时间间隔为1s的定时器
Timer timer = new Timer(timerDelegate, s,1000, 1000);
s.tmr = timer;
//主线程停下来等待Timer对象的终止
while(s.tmr != null)
Thread.Sleep(0);
6、互斥对象
如何控制好多个线程相互之间的联系，不产生冲突和重复，这需要用到互斥对象，即：System.Threading 命名空间中的 Mutex 类。
我们可以把Mutex看作一个出租车，乘客看作线程。乘客首先等车，然后上车，最后下车。当一个乘客在车上时，其他乘客就只有等他下车以后才可以上车。而线程与Mutex对象的关系也正是如此，线程使用Mutex.WaitOne()方法等待Mutex对象被释放，如果它等待的Mutex对象被释放了，它就自动拥有这个对象，直到它调用Mutex.ReleaseMutex()方法释放这个对象，而在此期间，其他想要获取这个Mutex对象的线程都只有等待。
代码：
using System;
using System.Threading;
namespace ThreadExample
{
public class MutexSample
{
static Mutex gM1;
static Mutex gM2;
const int ITERS = 100;
static AutoResetEvent Event1 = new AutoResetEvent(false);
static AutoResetEvent Event2 = new AutoResetEvent(false);
static AutoResetEvent Event3 = new AutoResetEvent(false);
static AutoResetEvent Event4 = new AutoResetEvent(false);
public static void Main(String[] args)
{
Console.WriteLine("Mutex Sample
");
//创建一个Mutex对象，并且命名为MyMutex
gM1 = new Mutex(true,"MyMutex");
//创建一个未命名的Mutex 对象.
gM2 = new Mutex(true);
Console.WriteLine(" - Main Owns gM1 and gM2");
AutoResetEvent[] evs = new AutoResetEvent[4];
evs[0] = Event1; //为后面的线程t1,t2,t3,t4定义AutoResetEvent对象
evs[1] = Event2;
evs[2] = Event3;
evs[3] = Event4;
MutexSample tm = new MutexSample( );
Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(tm.t1Start));
Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(tm.t2Start));
Thread t3 = new Thread(new ThreadStart(tm.t3Start));
Thread t4 = new Thread(new ThreadStart(tm.t4Start));
t1.Start( );// 使用Mutex.WaitAll()方法等待一个Mutex数组中的对象全部被释放
t2.Start( );// 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM1的释放
t3.Start( );// 使用Mutex.WaitAny()方法等待一个Mutex数组中任意一个对象被释放
t4.Start( );// 使用Mutex.WaitOne()方法等待gM2的释放
Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine(" - Main releases gM1");
gM1.ReleaseMutex( ); //线程t2,t3结束条件满足
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine(" - Main releases gM2");
gM2.ReleaseMutex( ); //线程t1,t4结束条件满足
//等待所有四个线程结束
WaitHandle.WaitAll(evs);
Console.WriteLine("
Mutex Sample");
Console.ReadLine();
}
public void t1Start( )
{
Console.WriteLine("t1Start started, Mutex.WaitAll(Mutex[])");
Mutex[] gMs = new Mutex[2];
gMs[0] = gM1;//创建一个Mutex数组作为Mutex.WaitAll()方法的参数
gMs[1] = gM2;
Mutex.WaitAll(gMs);//等待gM1和gM2都被释放
Thread.Sleep(2000);
Console.WriteLine("t1Start finished, Mutex.WaitAll(Mutex[]) satisfied");
Event1.Set( ); //线程结束，将Event1设置为有信号状态
}
public void t2Start( )
{
Console.WriteLine("t2Start started, gM1.WaitOne( )");
gM1.WaitOne( );//等待gM1的释放
Console.WriteLine("t2Start finished, gM1.WaitOne( ) satisfied");
Event2.Set( );//线程结束，将Event2设置为有信号状态
}
public void t3Start( )
{
Console.WriteLine("t3Start started, Mutex.WaitAny(Mutex[])");
Mutex[] gMs = new Mutex[2];
gMs[0] = gM1;//创建一个Mutex数组作为Mutex.WaitAny()方法的参数
gMs[1] = gM2;
Mutex.WaitAny(gMs);//等待数组中任意一个Mutex对象被释放
Console.WriteLine("t3Start finished, Mutex.WaitAny(Mutex[])");
Event3.Set( );//线程结束，将Event3设置为有信号状态
}
public void t4Start( )
{
Console.WriteLine("t4Start started, gM2.WaitOne( )");
gM2.WaitOne( );//等待gM2被释放
Console.WriteLine("t4Start finished, gM2.WaitOne( )");
Event4.Set( );//线程结束，将Event4设置为有信号状态
}
}
}
