программирование. Руководство su P# a n Reference в herbert schildt полное руководство с 0 герберт шилдт
 Скачать 3.32 Mb.
|
|
Мьютекс поддерживается в классе System. Threading.Mutex. У него имеется несколько конструкторов. Ниже приведены два наиболее употребительных конструктора. public Mutex() public Mutex(bool initiallyOwned) В первой форме конструктора создается мьютекс, которым первоначально никто не владеет. А во второй форме исходным состоянием мьютекса завладевает вызывающий поток, если параметр ini tiallyOwned имеет логическое значение true. В противном случае мьютексом никто не владеет. Для того чтобы получить мьютекс, в коде программы следует вызвать метод WaitOne () для этого мьютекса. Метод WaitOne () наследуется классом Mutex от класса Thread. WaitHandle. Ниже приведена его простейшая форма. public bool WaitOne (); Метод WaitOne () ожидает до тех пор, пока не будет получен мьютекс, для которого он был вызван. Следовательно, этот метод блокирует выполнение вызывающего потока до тех пор, пока не станет доступным указанный мьютекс. Он всегда возвращает логическое значение true. Когда же в коде больше не требуется владеть мьютексом, он освобождается посредством вызова метода ReleaseMutex () , форма которого приведена ниже. public void ReleaseMutex() В этой форме метод ReleaseMutex () освобождает мьютекс, для которого он был вызван, что дает возможность другому потоку получить данный мьютекс. Для применения мьютекса с целью синхронизировать доступ к общему ресурсу упомянутые выше методы WaitOne () и ReleaseMutex () используются так, как показано в приведенном ниже фрагменте кода. Mutex myMtx = new Mutex(); // ... myMtx.WaitOne() ; // ожидать получения мьютекса // Получить доступ к общему ресурсу. myMtx.ReleaseMutex(); // освободить мьютекс При вызове метода WaitOne () выполнение соответствующего потока приостанавливается до тех пор, пока не будет получен мьютекс. А при вызове метода ReleaseMutex () мьютекс освобождается и затем может быть получен другим потоком. Благодаря такому подходу к синхронизации одновременный доступ к общему ресурсу ограничивается только одним потоком. В приведенном ниже примере программы описанный выше механизм синхронизации демонстрируется на практике. В этой программе создаются два потока в виде классов IncThreadn DecThread, которым требуется доступ к общему ресурсу: переменной SharedRes . Count. В потоке IncThread переменная SharedRes . Count инкрементируется, а в потоке DecThread – декрементируется. Во избежание одновременного доступа обоих потоков к общему ресурсу SharedRes . Count этот доступ синхронизируется мьютексом Mtx, также являющимся членом класса SharedRes. // Применить мьютекс. using System; using System.Threading; //В этом классе содержится общий ресурс(переменная Count), // а также мьютекс (Mtx), управляющий доступом к ней. class SharedRes { public static int Count = 0; public static Mutex Mtx = new Mutex(); } // В этом потоке переменная SharedRes.Count инкрементируется, class IncThread { int num; public Thread Thrd; public IncThread(string name, int n) { Thrd = new Thread(this.Run); num = n; Thrd.Name = name; Thrd.Start(); } // Точка входа в поток, void Run() { Console.WriteLine(Thrd.Name + " ожидает мьютекс."); // Получить мьютекс. SharedRes.Mtx.WaitOne(); Console.WriteLine(Thrd.Name + " получает мьютекс."); do { Thread.Sleep (500); SharedRes.Count++; Console.WriteLine("В потоке " + Thrd.Name + ", SharedRes.Count = " + SharedRes.Count); num– ; } while(num > 0); Console.WriteLine(Thrd.Name + " освобождает мьютекс."); // Освободить мьютекс. SharedRes.Mtx.ReleaseMutex(); } } // В этом потоке переменная SharedRes.Count декрементируется, class DecThread { int num; public Thread Thrd; public DecThread(string name, int n) { Thrd = new Thread(new ThreadStart(this.Run)); num = n; Thrd.Name = name; Thrd.Start(); } // Точка входа в поток, void Run() { Console.WriteLine(Thrd.Name + " ожидает мьютекс."); // Получить мьютекс. SharedRes.Mtx.WaitOne(); Console.WriteLine(Thrd.Name + " получает мьютекс."); do { Thread.Sleep(500) ; SharedRes.Count–; Console.WriteLine("В потоке " + Thrd.Name + ", SharedRes.Count = " + SharedRes.Count); num– ; } while(num > 0); Console.WriteLine(Thrd.Name + " освобождает мьютекс."); // Освободить мьютекс. SharedRes.Mtx.ReleaseMutex(); } } class MutexDemo { static void Main() { // Сконструировать два потока. IncThread mtl = new IncThread("Инкрементирующий Поток", 5); Thread.Sleep(1); // разрешить инкрементирующему потоку начаться DecThread mt2 = new DecThread("Декрементирующий Поток", 5); mtl.Thrd.Join(); mt2.Thrd.Join(); } } Эта программа дает следующий результат. Инкрементирующий Поток ожидает мьютекс. Инкрементирующий Поток получает мьютекс. Декрементирующий Поток ожидает мьютекс. Декрементирующий Поток освобождает мьютекс. Как следует из приведенного выше результата, доступ к общему ресурсу (переменной SharedRes . Count) синхронизирован, и поэтому значение данной переменной может быть одновременно изменено только в одном потоке. Для того чтобы убедиться в том, что мьютекс необходим для получения приведенного выше результата, попробуйте закомментировать вызовы методов WaitOne () и ReleaseMutex () в исходном коде рассматриваемой здесь программы. При ее последующем выполнении вы получите следующий результат, хотя у вас он может оказаться несколько иным. Как следует из приведенного выше результата, без мьютекса инкрементирование и декрементирование переменной SharedRes .Count происходит, скорее, беспорядочно, чем последовательно. Мьютекс, созданный в предыдущем примере, известен только тому процессу, который его породил. Но мьютекс можно создать и таким образом, чтобы он был известен где‑нибудь еще. Для этого он должен быть именованным. Ниже приведены формы конструктора, предназначенные для создания такого мьютекса. public Mutex(bool initiallyOwned, string имя) public Mutex(bool initiallyOwned, string имя, out bool createdNew) В обеих формах конструктора имя обозначает конкретное имя мьютекса. Если в первой форме конструктора параметр ini tiallyOwned имеет логическое значение true, то владение мьютексом запрашивается. Но поскольку мьютекс может принадлежать другому процессу на системном уровне, то для этого параметра лучше указать логическое значение false. А после возврата из второй формы конструктора параметр createdNew будет иметь логическое значение true, если владение мьютексом было запрошено и получено, и логическое значение false, если запрос на владение был отклонен. Существует и третья форма конструктора типа Mutex, в которой допускается указывать управляющий доступом объект типа MutexSecurity. С помощью именованных мьютексов можно синхронизировать взаимодействие процессов. И последнее замечание: в потоке, получившем мьютекс, допускается делать один или несколько дополнительных вызовов метода Wait One () перед вызовом метода ReleaseMutex (), причем все эти дополнительные вызовы будут произведены успешно. Это означает, что дополнительные вызовы метода Wait One () не будут блокировать поток, который уже владеет мьютексом. Но количество вызовов метода Wait One () должно быть равно количеству вызовов метода ReleaseMutex () перед освобождением мьютекса. Семафор Семафор подобен мьютексу, за исключением того, что он предоставляет одновременный доступ к общему ресурсу не одному, а нескольким потокам. Поэтому семафор пригоден для синхронизации целого ряда ресурсов. Семафор управляет доступом к общему ресурсу, используя для этой цели счетчик. Если значение счетчика больше нуля, то доступ к ресурсу разрешен. А если это значение равно нулю, то доступ к ресурсу запрещен. С помощью счетчика ведется подсчет количества разрешений. Следовательно, для доступа к ресурсу поток должен получить разрешение от семафора. Обычно поток, которому требуется доступ к общему ресурсу, пытается получить разрешение от семафора. Если значение счетчика семафора больше нуля, то поток получает разрешение, а счетчик семафора декрементируется. В противном случае поток блокируется до тех пор, пока не получит разрешение. Когда же потоку больше не требуется доступ к общему ресурсу, он высвобождает разрешение, а счетчик семафора инкрементируется. Если разрешения ожидает другой поток, то он получает его в этот момент. Количество одновременно разрешаемых доступов указывается при создании семафора. Так, если создать семафор, одновременно разрешающий только один доступ, то такой семафор будет действовать как мьютекс. Семафоры особенно полезны в тех случаях, когда общий ресурс состоит из группы или пула ресурсов. Например, пул ресурсов может состоять из целого ряда сетевых соединений, каждое из которых служит для передачи данных. Поэтому потоку, которому требуется сетевое соединение, все равно, какое именно соединение он получит. В данном случае семафор обеспечивает удобный механизм управления доступом к сетевым соединениям. Семафор реализуется в классе System. Threading. Semaphore, у которого имеется несколько конструкторов. Ниже приведена простейшая форма конструктора данного класса: public Semaphore(int initialCount, int maximumCount) где initialCount – это первоначальное значение для счетчика разрешений семафора, т.е. количество первоначально доступных разрешений; maximumCount – максимальное значение данного счетчика, т.е. максимальное количество разрешений, которые может дать семафор. Семафор применяется таким же образом, как и описанный ранее мьютекс. В целях получения доступа к ресурсу в коде программы вызывается метод WaitOne () для семафора. Этот метод наследуется классом Semaphore от класса WaitHandle. Метод WaitOne () ожидает до тех пор, пока не будет получен семафор, для которого он вызывается. Таким образом, он блокирует выполнение вызывающего потока до тех пор, пока указанный семафор не предоставит разрешение на доступ к ресурсу. Если коду больше не требуется владеть семафором, он освобождает его, вызывая метод Release () . Ниже приведены две формы этого метода. public int Release() public int Release(int releaseCount) В первой форме метод Release () высвобождает только одно разрешение, а во второй форме – количество разрешений, определяемых параметром releaseCount. В обеих формах данный метод возвращает подсчитанное количество разрешений, существовавших до высвобождения. Метод WaitOne () допускается вызывать в потоке несколько раз перед вызовом метода Release (). Но количество вызовов метода WaitOne () должно быть равно количеству вызовов метода Release () перед высвобождением разрешения. С другой стороны, можно воспользоваться формой вызова метода Release(int пит) , чтобы передать количество высвобождаемых разрешений, равное количеству вызовов метода WaitOne (). Ниже приведен пример программы, в которой демонстрируется применение семафора. В этой программе семафор используется в классе MyThread для одновременного выполнения только двух потоков типа MyThread. Следовательно, разделяемым ресурсом в данном случае является ЦП. // Использовать семафор. using System; using System.Threading; // Этот поток разрешает одновременное выполнение // только двух своих экземпляров, class MyThread { public Thread Thrd; // Здесь создается семафор, дающий только два // разрешения из двух первоначально имеющихся, static Semaphore sem = new Semaphore(2, 2); public MyThread(string name) { Thrd = new Thread(this.Run); Thrd.Name = name; Thrd. Start () ; } // Точка входа в поток, void Run() { Console.WriteLine(Thrd.Name + " ожидает разрешения."); sem.WaitOne(); Console.WriteLine(Thrd.Name + " получает разрешение."); for(char ch='A'; ch < 'D'; ch++) { Console.,WriteLine (Thrd.Name + " : " + ch + " "); Thread.Sleep(500); } Console.WriteLine(Thrd.Name + " высвобождает разрешение."); // Освободить семафор, sem.Release(); } } class SemaphoreDemo { static void Main() { // Сконструировать три потока. mtl.Thrd.Join(); mt2.Thrd.Join() ; mt3.Thrd.Join() ; } } В классе MyThread объявляется семафор sem, как показано ниже. static Semaphore sem = new Semaphore(2f 2); При этом создается семафор, способный дать не более двух разрешений на доступ к ресурсу из двух первоначально имеющихся разрешений. Обратите внимание на то, что выполнение метода MyThread. Run () не может быть продолжено до тех пор, пока семафор sem не даст соответствующее разрешение. Если разрешение отсутствует, то выполнение потока приостанавливается. Когда же разрешение появляется, выполнение потока возобновляется. В методе In Main () создаются три потока. Но выполняться могут только два первых потока, а третий должен ожидать окончания одного из этих двух потоков. Ниже приведен результат выполнения рассматриваемой здесь программы, хотя у вас он может оказаться несколько иным. Поток #1 ожидает разрешения. Поток #1 получает разрешение. Поток #1 : А Поток #2 ожидает разрешения. Поток #2 получает разрешение. Поток #2 : А Поток #3 ожидает разрешения. Поток #1 : В Поток #2 : В Поток #1 : С Поток #2 : С Поток #1 высвобождает разрешение. Поток #3 получает разрешение. Поток #3 : А Поток #2 высвобождает разрешение. Поток #3 : В Поток #3 : С Поток #3 высвобождает разрешение. Семафор, созданный в предыдущем примере, известен только тому процессу, который его породил. Но семафор можно создать и таким образом, чтобы он был известен где‑нибудь еще. Для этого он должен быть именованным. Ниже приведены формы конструктора класса Semaphore, предназначенные для создания такого семафора. public Semaphore(int initialCount, int maximumCountf string имя) public Semaphore(int initialCount, int maximumCount, string имя, out bool createdNew) В обеих формах имя обозначает конкретное имя, передаваемое конструктору. Если в первой форме семафор, на который указывает имя, еще не существует, то он создается с помощью значений, определяемых параметрами initialCount и maximumCount. А если он уже существует, то значения параметров initialCount и maximumCount игнорируются. После возврата из второй формы конструктора параметр createdNew будет иметь логическое значение true, если семафор был создан. В этом случае значения параметров ini tialCount и maximumCount используются для создания семафора. Если же параметр createdNew будет иметь логическое значение false, значит, семафор уже существует и значения параметров initialCount и maximumCount игнорируются. Существует и третья форма конструктора класса Semaphore, в которой допускается указывать управляющий доступом объект типа SemaphoreSecurity. С помощью именованных семафоров можно синхронизировать взаимодействие процессов. Применение событий Для синхронизации в C# предусмотрен еще один тип объекта: событие. Существуют две разновидности событий: устанавливаемые в исходное состояние вручную и автоматически. Они поддерживаются в классах ManualResetEvent и AutoResetEvent соответственно. Эти классы являются производными от класса EventWaitHandle, находящегося на верхнем уровне иерархии классов, и применяются в тех случаях, когда один поток ожидает появления некоторого события в другом потоке. Как только такое событие появляется, второй поток уведомляет о нем первый поток, позволяя тем самым возобновить его выполнение. Ниже приведены конструкторы классов ManualResetEvent и AutoResetEvent. public ManualResetEvent(bool initialState) public AutoResetEvent(bool initialState) Если в обеих формах параметр ini tialState имеет логическое значение true, то о событии первоначально уведомляется. А если он имеет логическое значение false, то о событии первоначально не уведомляется. Применяются события очень просто. Так, для события типа ManualResetEvent порядок применения следующий. Поток, ожидающий некоторое событие, вызывает метод WaitOne () для событийного объекта, представляющего данное событие. Если событийный объект находится в сигнальном состоянии, то происходит немедленный возврат из метода Wait One (). В противном случае выполнение вызывающего потока приостанавливается до тех пор, пока не будет получено уведомление о событии. Как только событие произойдет в другом потоке, этот поток установит событийный объект в сигнальное состояние, вызвав метод Set (). Поэтому метод Set () следует рассматривать как уведомляющий о том, что событие произошло. После установки событийного объекта в сигнальное состояние произойдет немедленный возврат из метода WaitOne (), и первый поток возобновит свое выполнение. А в результате вызова метода Reset () событийный объект возвращается в несигнальное состояние. Событие типа AutoResetEvent отличается от события типа ManualResetEvent лишь способом установки в исходное состояние. Если для события типа ManualResetEvent событийный объект остается в сигнальном состоянии до тех пор, пока не будет вызван метод Reset (), то для события типа AutoResetEvent событийный объект автоматически переходит в несигнальное состояние, как только поток, ожидающий это событие, получит уведомление о нем и возобновит свое выполнение. Поэтому если применяется событие типа AutoResetEvent, то вызывать метод Reset () необязательно. В приведенном ниже примере программы демонстрируется применение события типа ManualResetEvent. // Использовать событийный объект, устанавливаемый // в исходное состояние вручную. using System; using System.Threading; // Этот поток уведомляет о том, что событие передано его конструктору, class MyThread { public Thread Thrd; ManualResetEvent mre; public MyThread(string name, ManualResetEvent evt) { Thrd = new Thread(this.Run); Thrd.Name = name; , mre = evt; Thrd.Start(); } // Точка входа в поток, void Run() { Console.WriteLine("Внутри потока " + Thrd.Name); for(int i=0; i<5; i++) { Console.WriteLine(Thrd.Name); Thread.Sleep(500) ; } Console.WriteLine(Thrd.Name + " завершен!"); // Уведомить о событии, mre.Set(); class ManualEventDemo { static void Main() { ManualResetEvent evtObj = new ManualResetEvent(false); MyThread mtl = new MyThread("Событийный Поток 1", evtObj); Console.WriteLine("Основной поток ожидает событие."); // Ожидать уведомления о событии. evtObj.WaitOne(); Console.WriteLine("Основной поток получил " + "уведомление о событии от первого потока."); // Установить событийный объект в исходное состояние. evtObj.Reset(); mtl = new MyThread("Событийный Поток 2", evtObj); // Ожидать уведомления о событии. evtObj.WaitOne(); Console.WriteLine("Основной поток получил " + "уведомление о событии от второго потока."); } } Ниже приведен результат выполнения рассматриваемой здесь программы, хотя у вас он может оказаться несколько иным. В потоке Событийный Поток 1 Событийный Поток 1 Основной поток ожидает событие. Событийный Поток 1 Событийный Поток 1 Событийный Поток 1 Событийный Поток 1 Событийный Поток 1 завершен! Основной поток получил уведомление о событии от первого потока. В потоке Событийный Поток 2 Событийный Поток 2 Событийный Поток 2 Событийный Поток 2 Событийный Поток 2 Событийный Поток 2 Событийный Поток 2 завершен! Основной поток получил уведомление о событии от второго потока. Прежде всего обратите внимание на то, что событие типа ManualResetEvent передается непосредственно конструктору класса MyThread. Когда завершается метод Run () из класса MyThread, он вызывает для событийного объекта метод Set (), устанавливающий этот объект в сигнальное состояние. В методе Main () формируется событийный объект evtObj типа ManualResetEvent, первоначально устанавливаемый в исходное, несигнальное состояние. Затем создается экземпляр объекта типа MyThread, которому передается событийный объект evtObj. После этого основной поток ожидает уведомления о событии. А поскольку событийный объект evtObj первоначально находится в несигнальном состоянии, то основной поток вынужден ожидать до тех пор, пока для экземпляра объекта типа MyThread не будет вызван метод Set () ^устанавливающий событийный объект evtObj в сигнальное состояние. Это дает возможность основному потоку возобновить свое выполнение. Затем событийный объект устанавливается в исходное состояние, и весь процесс повторяется, но на этот раз для второго потока. Если бы не событийный объект, то все потоки выполнялись бы одновременно, а результаты их выполнения оказались бы окончательно запутанными. Для того чтобы убедиться в этом, попробуйте закомментировать вызов метода WaitOne ( ) в методе Main (). Если бы в рассматриваемой здесь программе событийный объект типа AutoResetEvent использовался вместо событийного объекта типа ManualResetEvent, то вызывать метод Reset () в методе Main () не пришлось бы. Ведь в этом случае событийный объект автоматически устанавливается в несигнальное состояние, когда поток, ожидающий данное событие, возобновляет свое выполнение. Для опробования этой разновидности события замените в данной программе все ссылки на объект типа ManualResetEvent ссылками на объект типа AutoResetEvent и удалите все вызовы метода Reset () . Видоизмененная версия программы будет работать так же, как и прежде. Класс Interlocked Еще одним классом, связанным с синхронизацией, является класс Interlocked. Этот класс служит в качестве альтернативы другим средствам синхронизации, когда требуется только изменить значение общей переменной. Методы, доступные в классе Interlocked, гарантируют, что их действие будет выполняться как единая, непрерываемая операция. Это означает, что никакой синхронизации в данном случае вообще не требуется. В классе Interlocked предоставляются статические методы для сложения двух целых значений, инкрементирования и декрементирования целого значения, сравнения и установки значений объекта, обмена объектами и получения 64‑разрядно‑го значения. Все эти операции выполняются без прерывания. В приведенном ниже примере программы демонстрируется применение двух методов из класса Interlocked: Increment ( ) и Decrement () . При этом используются следующие формы обоих методов: public static int Increment(ref int location) public static int Decrement(ref int location) где location – это переменная, которая подлежит инкрементированию или декрементированию. // Использовать блокируемые операции. using System; using System.Threading; // Общий ресурс, class SharedRes { public static int Count = 0; // В этом потоке переменная SharedRes.Count инкрементируется, class IncThread { ' public Thread Thrd; public IncThread(string name) { Thrd = new Thread(this.Run); Thrd.Name = name; Thrd.Start(); } // Точка входа в поток, void Run() { for(int i=0; i<5; i++) { Interlocked.Increment(ref SharedRes.Count); Console.WriteLine(Thrd.Name + " Count = " + SharedRes.Count); } } } // В этом потоке переменная SharedRes.Count декрементируется, class DecThread { public Thread Thrd; public DecThread(string name) { Thrd = new Thread(this.Run); Thrd.Name = name; Thrd.Start(); } // Точка входа в поток, void Run() { for(int i=0; i<5; i++) { Interlocked.Decrement(ref SharedRes.Count); Console.WriteLine(Thrd.Name + " Count = " + SharedRes.Count); } } } class InterlockedDemo { static void Main() { // Сконструировать два потока. IncThread mtl = new IncThread("Инкрементирующий Поток"); DecThread mt2 = new DecThread("Декрементирующий Поток"); mtl.Thrd.Join(); mt2.Thrd.Join(); } } Классы синхронизации, внедренные в версии .NET Framework 4.0 Рассматривавшиеся ранее классы синхронизации, в том числе Semaphore и AutoResetEvent, были доступны в среде .NET Framework, начиная с версии 1.1. Таким образом, эти классы образуют основу поддержки синхронизации в среде .NET Framework. Но после выпуска версии .NET Framework 4.0 появился ряд новых альтернатив этим классам синхронизации. Все они перечисляются ниже. Класс Назначение Barrier Вынуждает потоки ожидать появления всех остальных пото ков в указанной точке, называемой барьерной CountdownEvent Выдает сигнал, когда обратный отсчет завершается ManualResetEventSlim Это упрощенный вариант класса ManualResetEvent semaphoreslim Это упрощенный вариант класса Semaphore Если вам понятно, как пользоваться основными классами синхронизации, описанными ранее в этой главе, то у вас не должно возникнуть затруднений при использовании их новых альтернатив и дополнений. Прерывание потока Иногда поток полезно прервать до его нормального завершения. Например, отладчику может понадобиться прервать вышедший из‑под контроля поток. После прерывания поток удаляется из системы и не может быть начат снова. Для прерывания потока до его нормального завершения служит метод Thread. Abort () . Ниже приведена простейшая форма этого метода. public void Abort() Метод Abort () создает необходимые условия Для генерирования исключения ThreadAbortException в том потоке, для которого он был вызван. Это исключение приводит к прерыванию потока и может быть перехвачено и в коде программы, но в этом случае оно автоматически генерируется еще раз, чтобы остановить поток. Метод Abort () не всегда способен остановить поток немедленно, поэтому если поток требуется остановить перед тем, как продолжить выполнение программы, то после метода Abort () следует сразу же вызвать метод Join (). Кроме того, в самых редких случаях методу Abort () вообще не удается остановить поток. Это происходит, например, в том случае, если кодовый блок finally входит в бесконечный цикл. В приведенном ниже примере программы демонстрируется применение метода Abort () для прерывания потока. // Прервать поток с помощью метода Abort(). using System; using System.Threading; class MyThread { public Thread Thrd; public MyThread(string name) { Thrd = new Thread(this.Run); Thrd.Name = name; Thrd.Start(); // Это точка входа в поток, void Run() { Console.WriteLine(Thrd.Name + " начат."); for (int i = 1; i <= 1000; i++) { Console.Write(i + " "); if((i %10)==0) { Console.WriteLine(); Thread.Sleep(250); } } Console .WriteLine (Thrd.Name + 11 завершен."); } } class StopDemo { static void Main() { MyThread mtl = new MyThread("Мой Поток"); Thread.Sleep (1000); // разрешить порожденному потоку начать свое выполнение Console.WriteLine("Прерывание потока."); mtl.Thrd.Abort(); mtl.Thrd.Join(); // ожидать прерывания потока Console.WriteLine("Основной поток прерван."); } } Вот к какому результату приводит выполнение этой программы. Прерывание потока. Основной поток прерван. ПРИМЕЧАНИЕ Метод Abort () не следует применять в качестве обычного средства прерывания потока, поскольку он предназначен для особых случаев. Обычно поток должен завершаться естественным образом, чтобы произошел возврат из метода, выполняющего роль точки входа в него. Другая форма метода Abort () В некоторых случаях оказывается полезной другая форма метода Abort (), приведенная ниже в общем виде: public void Abort(object statelnfo) где statelnfo обозначает любую информацию, которую требуется передать потоку, когда он останавливается. Эта информация доступна посредством свойства ExceptionState из класса исключения ThreadAbortException. Подобным образом потоку можно передать код завершения. В приведенном ниже примере программы демонстрируется применение данной формы метода Abort (). // Использовать форму метода Abort (object statelnfo) . using System; using System.Threading; class MyThread { public Thread Thrd; public MyThread(string name) { Thrd = new Thread(this.Run); Thrd.Name = name; Thrd.Start(); } // Это точка входа в поток, void Run() { try { Console.WriteLine(Thrd.Name + " начат."); for (int i = 1; i <= 1000; i++) { Console.Write(i + " "); if((i%10)==0) { Console.WriteLine(); Thread.Sleep(250); } } Console.WriteLine(Thrd.Name + " завершен нормально."); } catch(ThreadAbortException exc) { Console.WriteLine("Поток прерван, код завершения " + exc.ExceptionState); > ) } class UseAltAbort { static void Main() { MyThread mtl = new MyThread("Мой Поток"); Thread.Sleep(1000) ; // разрешить порожденному потоку начать свое выполнение Console.WriteLine("Прерывание потока."); mtl.Thrd.Abort(100); Console.WriteLine("Основной поток прерван."); } } Эта программа дает следующий результат. Прерывание потока. Поток прерван, код завершения 100 Основной поток прерван. Как следует из приведенного выше результата, значение 100 передается методу Abort () в качестве кода прерывания. Это значение становится затем доступным посредством свойства ExceptionState из класса исключения ThreadAbortException, которое перехватывается потоком при его прерывании. Отмена действия метода Abort () Запрос на преждевременное прерывание может быть переопределен в самом потоке. Для этого необходимо сначала перехватить в потоке исключение ThreadAbortException, а затем вызвать метод ResetAbort () . Благодаря этому исключается повторное генерирование исключения по завершении обработчика исключения, прерывающего данный поток. Ниже приведена форма объявления метода ResetAbort(). public static void ResetAbort() Вызов метода ResetAbort () может завершиться неудачно, если в потоке отсутствует надлежащий режим надежной отмены преждевременного прерывания потока. В приведенном ниже примере программы демонстрируется применение метода ResetAbort(). // Использовать метод ResetAbort(). using System; using System.Threading; class MyThread { public Thread Thrd; public MyThread(string name) { Thrd = new Thread(this.Run); Thrd.Name = name; Thrd.Start(); } // Это точка входа в поток, void Run() { Console.WriteLine(Thrd.Name + ".начат."); try { Console.Write(i + " "); if((i %10)==0) { Console.WriteLine (); Thread.Sleep (250); } } catch(ThreadAbortException exc) { if((int)exc.ExceptionState ==0) { Console.WriteLine("Прерывание потока отменено! " + "Код завершения " + exc.ExceptionState); Thread.ResetAbort(); } else Console.WriteLine("Поток прерван, код завершения " + exc.ExceptionState); ' } } Console.WriteLine(Thrd.Name + " завершен нормально."); } } class ResetAbort { static void Main() { MyThread mtl = new MyThread("Мой Поток"); Thread.Sleep(1000); // разрешить порожденному потоку начать свое выполнение Console.WriteLine("Прерывание потока."); mtl.Thrd.Abort(0); // это не остановит поток Thread.Sleep(1000); // разрешить порожденному потоку выполняться подольше Console.WriteLine("Прерывание потока."); i mtl.Thrd.Abort(100); // а это остановит поток mtl.Thrd.Join(); // ожидать прерывания потока Console.WriteLine("Основной поток прерван."); } } Ниже приведен результат выполнения этой программы. Поток прерван, код завершения 100 Основной поток прерван. Если в данном примере программы метод Abort () вызывается с нулевым аргументом, то запрос на преждевременное прерывание отменяется потоком, вызывающим метод ResetAbort () , и выполнение этого потока продолжается. Любое другое значение аргумента приведет к прерыванию потока. Приостановка и возобновление потока В первоначальных версиях среды .NET Framework поток можно было приостановить вызовом метода Thread. Suspend () и возобновить вызовом метода Thread. Resume () . Но теперь оба эти метода считаются устаревшими и не рекомендуются к применению в новом коде. Объясняется это, в частности, тем, что пользоваться методом Suspend () на самом деле небезопасно, так как с его помощью можно приостановить поток, который в настоящий момент удерживает блокировку, что препятствует ее снятию, а следовательно, приводит к взаимоблокировке. Применение обоих методов может стать причиной серьезных осложнений на уровне системы. Поэтому для приостановки и возобновления потока следует использовать другие средства синхронизации, в том числе мьютекс и семафор. Определение состояния потока Состояние потока может быть получено из свойства Threadstate, доступного в классе Thread. Ниже приведена общая форма этого свойства. public ThreadState ThreadState{ get; } Состояние потока возвращается в виде значения, определенного в перечислении ThreadState. Ниже приведены значения, определенные в этом перечислении. ThreadState.Aborted ThreadState.AbortRequested ThreadState.Background ThreadState.Running ThreadState.Stopped ThreadState.StopRequested ThreadState.Suspended ThreadState.SuspendRequested ThreadState.Unstarted ThreadState.WaitSleepJoin Все эти значения не требуют особых пояснений, за исключением одного. Значение ThreadState . WaitsleepJoin обозначает состояние, в которое поток переходит во время ожидания в связи с вызовом метода Wait (), Sleep () или Join (). Применение основного потока Как пояснялось в самом начале этой главы, у всякой программы на C# имеется хотя бы один поток исполнения, называемый основным. Этот поток программа получает автоматически, как только начинает выполняться. С основным потоком можно обращаться таким же образом, как и со всеми остальными потоками. Для доступа к основному потоку необходимо получить объект типа Thread, который ссылается на него. Это делается с помощью свойства CurrentThread, являющегося членом класса Thread. Ниже приведена общая форма этого свойства. Данное свойство возвращает ссылку на тот поток, в котором оно используется. Поэтому если свойство CurrentThread используется при выполнении кода в основном потоке, то с его помощью можно получить ссылку на основной поток. Имея в своем распоряжении такую ссылку, можно управлять основным потоком так же, как и любым другим потоком. В приведенном ниже примере программы сначала получается ссылка на основной поток, а затем получаются и устанавливаются имя и приоритет основного потока. // Продемонстрировать управление основным потоком. using System; using System.Threading; class UseMain { static void Main() { Thread Thrd; // Получить основной поток. Thrd = Thread.CurrentThread; // Отобразить имя основного потока, if(Thrd.Name == null) Console.WriteLine("У основного потока нет имени."); else Console.WriteLine("Основной поток называется: " + Thrd.Name); // Отобразить приоритет основного потока. Console.WriteLine("Приоритет: " + Thrd.Priority); Console.WriteLine(); // Установить имя и приоритет. Console.WriteLine("Установка имени и приоритета.\п"); Thrd.Name = "Основной Поток"; Thrd. Priority = ThreadPriority. AboveNormal^‑ Console. WriteLine ("Теперь основной поток называется: " + Thrd.Name); Console.WriteLine("Теперь приоритет: " + Thrd.Priority); } } Ниже приведен результат выполнения этой программы. У основного потока нет имени. Приоритет: Normal Установка имени и приоритета. Теперь основной поток называется: Основной Поток Теперь приоритет: AboveNormal Следует, однако, быть очень внимательным, выполняя операции с основным потоком. Так, если добавить в конце метода Main () следующий вызов метода Join (): Thrd.Join (); программа никогда не завершится, поскольку она будет ожидать окончания основного потока! Дополнительные средства многопоточной обработки, внедренные в версии .NET Framework 4.0 В версии .NET Framework 4.0 внедрен ряд новых средств многопоточной обработки, которые могут оказаться весьма полезными. Самым важным среди них является новая система отмены. В этой системе поддерживается механизм отмены потока простым, вполне определенным и структурированным способом. В основу этого механизма положено понятие признака отмены , с помощью которого указывается состояние отмены потока. Признаки отмены поддерживаются в классе CancellationTokenSource и в структуре CancellationToken. Система отмены полностью интегрирована в новую библиотеку распараллеливания задач (TPL), и поэтому она подробнее рассматривается вместе с TPL в главе 24. В класс System. Threading добавлена структура SpinWait, предоставляющая методы SpinOnce ( ) и SpinUntil () , которые обеспечивают более полный контроль над ожиданием в состоянии занятости. Вообще говоря, структура SpinWait оказывается непригодной для однопроцессорных систем. А для многопроцессорных систем она применяется в цикле. Еще одним элементом, связанным с ожиданием в состоянии занятости, является структура SpinLock, которая применяется в цикле ожидания до тех пор, пока не станет доступной блокировка. В класс Thread добавлен метод Yield () , который просто выдает остаток кванта времени, выделенного потоку. Ниже приведена общая форма объявления этого метода. public static bool Yield() Этот метод возвращает логическое значение true, если происходит переключение контекста. В отсутствие другого потока, готового для выполнения, переключение контекста не произойдет. Рекомендации по многопоточному программированию Для эффективного многопоточного программирования самое главное – мыслить категориями параллельного, а не последовательного выполнения кода. Так, если в одной программе имеются две подсистемы, которые могут работать параллельно, их следует организовать в отдельные потоки. Но делать это следует очень внимательно и аккуратно, поскольку если создать слишком много потоков, то тем самым можно значительно снизить,.а не повысить производительность программы. Следует также иметь в виду дополнительные издержки, связанные с переключением контекста. Так, если создать слишком много потоков, то на смену контекста уйдет больше времени ЦП, чем на выполнение самой программы! И наконец, для написания нового кода, предназначенного для многопоточной обработки, рекомендуется пользоваться библиотекой распараллеливания задач (TPL), о которой речь пойдет в следующей главе. Запуск отдельной задачи Многозадачность на основе потоков чаще всего организуется при программировании на С#. Но там, где это уместно, можно организовать и многозадачность на основе процессов. В этом случае вместо запуска другого потока в одной и той же программе одна программа начинает выполнение другой. При программировании на C# это делается с помощью класса Process, определенного в пространстве имен System. Diagnostics. В заключение этой главы вкратце будут рассмотрены особенности запуска и управления другим процессом. Простейший способ запустить другой процесс – воспользоваться методом Start () , определенным в классе Process. Ниже приведена одна из самых простых форм этого метода: public static Process Start(string имя_файла) где имя_файла обозначает конкретное имя файла, который должен исполняться или же связан с исполняемым файлом. Когда созданный процесс завершается, следует вызвать метод Close () , чтобы освободить память, выделенную для этого процесса. Ниже приведена форма объявления метода Close (). public void Close () Процесс может быть прерван двумя способами. Если процесс является приложением Windows с графическим пользовательским интерфейсом, то для прерывания такого процесса вызывается метод CloseMainWindow () , форма которого приведена ниже. public bool CloseMainWindow() Этот метод посылает процессу сообщение, предписывающее ему остановиться. Он возвращает логическое значение true, если сообщение получено, и логическое значение false, если приложение не имеет графического пользовательского интерфейса или главного окна. Следует, однако, иметь в виду, что метод CloseMainWindow () служит только для запроса остановки процесса. Если приложение проигнорирует такой запрос, то оно не будет прервано как процесс. Для безусловного прерывания процесса следует вызвать метод Kill () , как показано ниже. public void Kill() Но методом Kill () следует пользоваться аккуратно, так как он приводит к неконтролируемому прерыванию процесса. Любые несохраненные данные, связанные с прерываемым процессом, будут, скорее всего, потеряны. Для того чтобы организовать ожидание завершения процесса, можно воспользоваться методом WaitForExit () . Ниже приведены две его формы. public void WaitForExit() public bool WaitForExit(int миллисекунд) В первой форме ожидание продолжается до тех пор, пока процесс не завершится, а во второй форме – только в течение указанного количества миллисекунд. В последнем случае метод WaitForExit () возвращает логическое значение true, если процесс завершился, и логическое значение false, если он все еще выполняется. В приведенном ниже примере программы демонстрируется создание, ожидание и закрытие процесса. В этой программе сначала запускается стандартная сервисная программа Windows: текстовый редактор WordPad.exe, а затем организуется ожидание завершения программы WordPad как процесса. // Продемонстрировать запуск нового процесса. using System; using System.Diagnostics; class StartProcess { static void Main() { Process newProc =r Process.Start("wordpad.exe"); Console.WriteLine("Новый процесс запущен."); newProc.WaitForExit(); newProc.Close(); // освободить выделенные ресурсы Console.WriteLine("Новый процесс завершен."); } } При выполнении этой программы запускается стандартное приложение WordPad, и на экране появляется сообщение "Новый процесс запущен. ". Затем программа ожидает закрытия WordPad. По окончании работы WordPad на экране появляется заключительное сообщение "Новый процесс завершен.11. |