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C#綜合揭密—細說多線程

高洛峰

Dec 12, 2016 pm 03:06 PM

c#多線程

本文主要從執行緒的基礎用法，CLR執行緒池當中工作者執行緒與I/O執行緒的開發，並行操作PLINQ等多個面向介紹多執行緒的開發。
其中委託的BeginInvoke方法以及回呼函數最為常用。
而 I/O執行緒可能容易遭到大家的忽略，其實在開發多執行緒系統，更應該多留意I/O執行緒的操作。特別是在ASP.NET開發當中，可能更多人只會留意在客戶端使用Ajax或是在伺服器端使用UpdatePanel。其實合理使用I/O線程在通訊項目或文件下載時，能盡量減少IIS的壓力。
平行程式設計是Framework4.0中極力推廣的非同步操作方式，更值得更深入學習。
希望這篇文章能對各位的學習研究有所幫助，當中有所錯漏的地方敬請點評。

一、執行緒的定義

1. 1 進程、應用程式域與執行緒的關係

進程（Process）是Windows系統中的一個基本概念，它包含一個執行程式所需的資源。行程之間是相對獨立的，一個行程無法存取另一個行程的資料（除非利用分散式運算方式），一個行程運行的失敗不會影響其他行程的執行，Windows系統就是利用行程把工作分成多個獨立的區域的。進程可以理解為一個程式的基本邊界。

應用程式域（AppDomain）是一個程式運行的邏輯區域，它可以視為一個輕量級的進程，.NET的組件正是在應用程式域中運行的，一個進程可以包含有多個應用程式域，一個應用程式域也可以包含多個組件。在一個應用程式域中包含了一個或多個上下文context，使用上下文CLR就能夠把某些特殊物件的狀態放置在不同容器當中。

線程（Thread）是進程中的基本執行單元，在進程入口執行的第一個執行緒被視為這個進程的主執行緒。在.NET應用程式中，都是以Main()方法作為入口的，當系統呼叫此方法時系統就會自動建立一個主執行緒。執行緒主要是由CPU暫存器、呼叫堆疊和執行緒本地記憶體（Thread Local Storage，TLS）組成的。 CPU暫存器主要記錄目前所執行緒的狀態，呼叫堆疊主要用於維護執行緒所呼叫的記憶體與數據，TLS主要用於存放執行緒的狀態資訊。

行程、應用程式域、執行緒的關係如下圖，一個行程內可以包含多個應用程式域，也有包含多個線程，執行緒也可以穿梭於多個應用程式域當中。但在同一個時刻，執行緒只會處於一個應用程式域內。

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1.2 多執行緒

在單CPU系統的一個單位時間（time slice）內，CPU只能運行單一線程，運行順序取決於執行緒的優先權。如果在單位時間內執行緒未能完成執行，系統就會把執行緒的狀態資訊儲存到執行緒的本機記憶體（TLS）中，以便下次執行時恢復執行。而多執行緒只是系統帶來的一個假像，它在多個單位時間內進行多個執行緒的切換。因為切換頻密而且單位時間非常短暫，所以多執行緒可被視為同時運作。

適當使用多線程能提高系統的效能，例如：在系統請求大容量的資料時使用多線程，把資料輸出工作交給非同步線程，使主線程保持其穩定性去處理其他問題。但需要注意一點，因為CPU需要花費不少的時間在執行緒的切換上，所以過度使用多執行緒反而會導致效能的下降。

二、執行緒的基礎知識

2.1 System.Threading.Thread類

System.Threading.Thread是用於控制執行緒的基礎類，透過Thread可以控制目前應用程式域中執行緒的建立、掛起、停止、銷毀。

它包括以下常用公共屬性：

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2.1.1 執行緒的識別符

ManagedThreadId是確認執行緒的唯一標識符，程式在大部分情況下都是透過Thread.ManagedThread來辨別執行的。而Name是一個可變值，在預設時候，Name為一個空值 Null，開發人員可以透過程式設定執行緒的名稱，但這只是一個輔助功能。

2.1.2 執行緒的優先等級

.NET為執行緒設定了Priority屬性來定義執行緒執行的優先級別，內麵包含5個選項，其中Normal是預設值。除非系統有特殊要求，否則不應該隨便設定執行緒的優先等級。

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2.1.3 執行緒的狀態

透過ThreadState可以偵測執行緒是處於Unstarted、Sleeping、Running 等等狀態，它比 IsAlive 屬性能提供更多的特定資訊。

前面說過，一個應用程式域中可能包含多個上下文，而透過CurrentContext可以取得執行緒目前的上下文。

CurrentThread是最常用的屬性，它是用來取得目前執行的執行緒。

2.1.4 System.Threading.Thread的方法

Thread 中包含了多個方法來控制執行緒的建立、掛起、停止、銷毀，以後來的例子中會經常使用。

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2.1.5 開發實例

以下這個例子，就是透過Thread顯示當前執行緒資訊

static void Main(string[] args)
        {
            Thread thread = Thread.CurrentThread;
            thread.Name = "Main Thread";
            string threadMessage = string.Format("Thread ID:{0}\n    Current AppDomainId:{1}\n    "+
                "Current ContextId:{2}\n    Thread Name:{3}\n    "+
                "Thread State:{4}\n    Thread Priority:{5}\n",
                thread.ManagedThreadId, Thread.GetDomainID(), Thread.CurrentContext.ContextID,
                thread.Name, thread.ThreadState, thread.Priority);
            Console.WriteLine(threadMessage);
            Console.ReadKey();
        }

運行結果

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yst32.2.2個方法來建構多執行緒應用程式,其中ThreadPool與Thread是多執行緒開發中最常用到的，在.NET中專門設定了一個CLR執行緒池專門用於管理執行緒的運行，這個CLR執行緒池正是透過ThreadPool類別來管理。而Thread是管理執行緒最直接的方式，以下幾節將詳細介紹有關內容。

在System.Threading中的包含了下表中的多個常用委託，其中ThreadStart、ParameterizedThreadStart是最常用到的委託。 C#綜合揭密—細說多線程由ThreadStart產生的執行緒是最直接的方式，但由ThreadStart產生並不受執行緒池管理。

而ParameterizedThreadStart是為非同步觸發帶參數的方法而設的，在下一節將為大家逐一細說。

2.3 執行緒的管理方式 C#綜合揭密—細說多線程

透過ThreadStart來建立一個新執行緒是最直接的方法，但這樣建立出來的執行緒比較難管理，如果建立過多的執行緒反而會讓系統的效能下載。有見及此，.NET為執行緒管理專門設定了一個CLR執行緒池，使用CLR執行緒池系統可以更合理地管理執行緒的使用。所有請求的服務都能運行於執行緒池中，當執行結束時執行緒便會回歸到執行緒池。透過設置，能控制執行緒池的最大執行緒數量，在請求超出執行緒最大值時，執行緒池能依照操作的優先權來執行，讓部分操作處於等待狀態，待有執行緒回歸時再執行操作。

基礎知識就為大家介紹到這裡，以下將詳細介紹多執行緒的開發。

三、以ThreadStart方式實現多執行緒

3.1 使用ThreadStart委託

這裡先以一個例子體現一下多執行緒帶來的好處，首先在Message類別中建立一個方法ShowMessage()，裡面顯示了當前運行執行緒的Id，並使用Thread.Sleep（int ) 方法模擬部分工作。在main()中透過ThreadStart委託綁定Message物件的ShowMessage（）方法，然後透過Thread.Start（）執行非同步方法。

public class Message
      {
          public void ShowMessage()
          {
              string message = string.Format("Async threadId is :{0}",
                                              Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
              Console.WriteLine(message);
  
              for (int n = 0; n < 10; n++)
              {
                  Thread.Sleep(300);   
                  Console.WriteLine("The number is:" + n.ToString()); 
              }
          }
      }
  
      class Program
      {
          static void Main(string[] args)
          {
              Console.WriteLine("Main threadId is:"+
                                Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
              Message message=new Message();
              Thread thread = new Thread(new ThreadStart(message.ShowMessage));
              thread.Start();
              Console.WriteLine("Do something ..........!");
              Console.WriteLine("Main thread working is complete!");
              
          }
      }

請注意運行結果，在呼叫Thread.Start()方法後，系統以非同步方式運行Message.ShowMessage()，而主執行緒的操作是繼續執行的，在Message.ShowMessage()完成之前，主執行緒已完成所有的操作。

3.2 使用ParameterizedThreadStart委託 C#綜合揭密—細說多線程

ParameterizedThreadStart委託與ThreadStart委託非常相似，但ParameterizedThreadStart委託是面向帶參數方法的。注意ParameterizedThreadStart 對應方法的參數為object，此參數可以為一個值對象，也可以為一個自訂對象。

public class Person
    {
        public string Name
        {
            get;
            set;
        }
        public int Age
        {
            get;
            set;
        }
    }

    public class Message
    {
        public void ShowMessage(object person)
        {
            if (person != null)
            {
                Person _person = (Person)person;
                string message = string.Format("\n{0}&#39;s age is {1}!\nAsync threadId is:{2}",
                    _person.Name,_person.Age,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                Console.WriteLine(message);
            }
            for (int n = 0; n < 10; n++)
            {
                Thread.Sleep(300);   
                Console.WriteLine("The number is:" + n.ToString()); 
            }
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {     
            Console.WriteLine("Main threadId is:"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            
            Message message=new Message();
            //绑定带参数的异步方法
            Thread thread = new Thread(new ParameterizedThreadStart(message.ShowMessage));
            Person person = new Person();
            person.Name = "Jack";
            person.Age = 21;
            thread.Start(person);  //启动异步线程 
            
            Console.WriteLine("Do something ..........!");
            Console.WriteLine("Main thread working is complete!");
             
        }
    }

運行結果：

3.3 前台線程與後台線程 C#綜合揭密—細說多線程

注意以上兩個例子都沒有使用Console.ReadKey（）,但係統依然會等待異步完成後才會結束執行緒。這是因為使用Thread.Start()啟動的執行緒預設為前台線程，而係統必須等待所有前台執行緒運行結束後，應用程式網域才會自動卸載。

在第二節曾經介紹過線程Thread有一個屬性IsBackground，透過把這個屬性設為true，就可以把執行緒設定為後台執行緒！這時應用程式域將在主執行緒完成時就被卸載，而不會等待非同步執行緒的運行。

3.4 掛起線程

為了等待其他後台線程完成後再結束主線程，就可以使用Thread.Sleep()方法。

public class Message
    {
        public void ShowMessage()
        {
            string message = string.Format("\nAsync threadId is:{0}",
                                           Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine(message);
            for (int n = 0; n < 10; n++)
            {
                Thread.Sleep(300);
                Console.WriteLine("The number is:" + n.ToString());
            }
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {     
            Console.WriteLine("Main threadId is:"+
                              Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            
            Message message=new Message();
            Thread thread = new Thread(new ThreadStart(message.ShowMessage));
            thread.IsBackground = true;
            thread.Start();
            
            Console.WriteLine("Do something ..........!");
            Console.WriteLine("Main thread working is complete!");
            Console.WriteLine("Main thread sleep!");
            Thread.Sleep(5000);
        }
    }

運行結果如下，此時應用程式域將在主執行緒執行5秒後自動結束

但系统无法预知异步线程需要运行的时间，所以用通过Thread.Sleep（int）阻塞主线程并不是一个好的解决方法。有见及此，.NET专门为等待异步线程完成开发了另一个方法thread.Join()。把上面例子中的最后一行Thread.Sleep（5000）修改为 thread.Join() 就能保证主线程在异步线程thread运行结束后才会终止。

3.5 Suspend 与 Resume （慎用）

Thread.Suspend（）与 Thread.Resume（）是在Framework1.0 就已经存在的老方法了，它们分别可以挂起、恢复线程。但在Framework2.0中就已经明确排斥这两个方法。这是因为一旦某个线程占用了已有的资源，再使用Suspend（）使线程长期处于挂起状态，当在其他线程调用这些资源的时候就会引起死锁！所以在没有必要的情况下应该避免使用这两个方法。

3.6 终止线程

若想终止正在运行的线程，可以使用Abort（）方法。在使用Abort（）的时候，将引发一个特殊异常 ThreadAbortException 。
若想在线程终止前恢复线程的执行，可以在捕获异常后 ,在catch（ThreadAbortException ex）{...} 中调用Thread.ResetAbort（）取消终止。
而使用Thread.Join（）可以保证应用程序域等待异步线程结束后才终止运行。

static void Main(string[] args)
         {
             Console.WriteLine("Main threadId is:" +
                               Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
 
             Thread thread = new Thread(new ThreadStart(AsyncThread));
             thread.IsBackground = true;
             thread.Start();
             thread.Join();
 
         }     
         
         //以异步方式调用
         static void AsyncThread()
         {
             try
             {
                 string message = string.Format("\nAsync threadId is:{0}",
                    Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                 Console.WriteLine(message);
 
                 for (int n = 0; n < 10; n++)
                 {
                     //当n等于4时，终止线程
                     if (n >= 4)
                     {
                         Thread.CurrentThread.Abort(n);
                     }
                     Thread.Sleep(300);
                     Console.WriteLine("The number is:" + n.ToString());
                 }
             }
             catch (ThreadAbortException ex)
             {
                 //输出终止线程时n的值
                 if (ex.ExceptionState != null)
                     Console.WriteLine(string.Format("Thread abort when the number is: {0}!", 
                                                      ex.ExceptionState.ToString()));
                
                 //取消终止，继续执行线程
                 Thread.ResetAbort();
                 Console.WriteLine("Thread ResetAbort!");
             }
 
             //线程结束
             Console.WriteLine("Thread Close!");
         }

运行结果如下

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四、CLR线程池的工作者线程

4.1 关于CLR线程池

使用ThreadStart与ParameterizedThreadStart建立新线程非常简单，但通过此方法建立的线程难于管理，若建立过多的线程反而会影响系统的性能。
有见及此，.NET引入CLR线程池这个概念。CLR线程池并不会在CLR初始化的时候立刻建立线程，而是在应用程序要创建线程来执行任务时，线程池才初始化一个线程。线程的初始化与其他的线程一样。在完成任务以后，该线程不会自行销毁，而是以挂起的状态返回到线程池。直到应用程序再次向线程池发出请求时，线程池里挂起的线程就会再度激活执行任务。这样既节省了建立线程所造成的性能损耗，也可以让多个任务反复重用同一线程，从而在应用程序生存期内节约大量开销。

注意：通过CLR线程池所建立的线程总是默认为后台线程，优先级数为ThreadPriority.Normal。

4.2 工作者线程与I/O线程

CLR线程池分为工作者线程（workerThreads）与I/O线程 (completionPortThreads) 两种，工作者线程是主要用作管理CLR内部对象的运作，I/O（Input/Output) 线程顾名思义是用于与外部系统交换信息，IO线程的细节将在下一节详细说明。

通过ThreadPool.GetMax（out int workerThreads,out int completionPortThreads )和 ThreadPool.SetMax( int workerThreads, int completionPortThreads)两个方法可以分别读取和设置CLR线程池中工作者线程与I/O线程的最大线程数。在Framework2.0中最大线程默认为25*CPU数，在Framewok3.0、4.0中最大线程数默认为250*CPU数，在近年 I3,I5,I7 CPU出现后，线程池的最大值一般默认为1000、2000。
若想测试线程池中有多少的线程正在投入使用，可以通过ThreadPool.GetAvailableThreads( out intworkerThreads,out int completionPortThreads ) 方法。

使用CLR线程池的工作者线程一般有两种方式，一是直接通过 ThreadPool.QueueUserWorkItem() 方法，二是通过委托，下面将逐一细说。

4.3 通过QueueUserWorkItem启动工作者线程

ThreadPool线程池中包含有两个静态方法可以直接启动工作者线程：
一为 ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback)
二为 ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback,Object)

先把WaitCallback委托指向一个带有Object参数的无返回值方法，再使用 ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback) 就可以异步启动此方法，此时异步方法的参数被视为null 。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //把CLR线程池的最大值设置为1000
            ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
            //显示主线程启动时线程池信息
            ThreadMessage("Start");
            //启动工作者线程
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(AsyncCallback));
            Console.ReadKey();
        }
        
        static void AsyncCallback(object state)
        {
            Thread.Sleep(200);
            ThreadMessage("AsyncCallback");
            Console.WriteLine("Async thread do work!");
        }

        //显示线程现状
        static void ThreadMessage(string data)
        {
            string message = string.Format("{0}\n  CurrentThreadId is {1}",
                 data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine(message);
        }
    }

运行结果

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使用 ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback,Object) 方法可以把object对象作为参数传送到回调函数中。
下面例子中就是把一个string对象作为参数发送到回调函数当中。

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //把线程池的最大值设置为1000
            ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
          
            ThreadMessage("Start");
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(AsyncCallback),"Hello Elva");
            Console.ReadKey();
        }

        static void AsyncCallback(object state)
        {
            Thread.Sleep(200);
            ThreadMessage("AsyncCallback");

            string data = (string)state;
            Console.WriteLine("Async thread do work!\n"+data);
        }

        //显示线程现状
        static void ThreadMessage(string data)
        {
            string message = string.Format("{0}\n  CurrentThreadId is {1}",
                 data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine(message);
        }
    }

运行结果

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通过ThreadPool.QueueUserWorkItem启动工作者线程虽然是方便，但WaitCallback委托指向的必须是一个带有Object参数的无返回值方法，这无疑是一种限制。若方法需要有返回值，或者带有多个参数，这将多费周折。有见及此，.NET提供了另一种方式去建立工作者线程，那就是委托。

4.4 委托类　　　　　　　

使用CLR线程池中的工作者线程，最灵活最常用的方式就是使用委托的异步方法，在此先简单介绍一下委托类。

当定义委托后，.NET就会自动创建一个代表该委托的类，下面可以用反射方式显示委托类的方法成员（对反射有兴趣的朋友可以先参考一下“.NET基础篇——反射的奥妙”）

class Program
    {
        delegate void MyDelegate();

        static void Main(string[] args)
        {
            MyDelegate delegate1 = new MyDelegate(AsyncThread);
            //显示委托类的几个方法成员     
            var methods=delegate1.GetType().GetMethods();
            if (methods != null)
                foreach (MethodInfo info in methods)
                    Console.WriteLine(info.Name);
            Console.ReadKey();
         }
     }

委托类包括以下几个重要方法

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public class MyDelegate:MulticastDelegate
    {
        public MyDelegate(object target, int methodPtr);
        //调用委托方法
        public virtual void Invoke();
        //异步委托
        public virtual IAsyncResult BeginInvoke(AsyncCallback callback,object state);
        public virtual void EndInvoke(IAsyncResult result);
    }

当调用Invoke（）方法时，对应此委托的所有方法都会被执行。而BeginInvoke与EndInvoke则支持委托方法的异步调用，由BeginInvoke启动的线程都属于CLR线程池中的工作者线程，在下面将详细说明。

4.5 利用BeginInvoke与EndInvoke完成异步委托方法

首先建立一个委托对象，通过IAsyncResult BeginInvoke(string name,AsyncCallback callback,object state) 异步调用委托方法，BeginInvoke 方法除最后的两个参数外，其它参数都是与方法参数相对应的。通过 BeginInvoke 方法将返回一个实现了 System.IAsyncResult 接口的对象，之后就可以利用EndInvoke（IAsyncResult ) 方法就可以结束异步操作，获取委托的运行结果。

class Program
    {
        delegate string MyDelegate(string name);

        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadMessage("Main Thread");
            
            //建立委托
            MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
            //异步调用委托，获取计算结果
            IAsyncResult result=myDelegate.BeginInvoke("Leslie", null, null);
            //完成主线程其他工作
            ............. 
            //等待异步方法完成，调用EndInvoke(IAsyncResult)获取运行结果
            string data=myDelegate.EndInvoke(result);
            Console.WriteLine(data);
            
            Console.ReadKey();
        }

        static string Hello(string name)
        {
            ThreadMessage("Async Thread");
            Thread.Sleep(2000);            //虚拟异步工作
            return "Hello " + name;
        }

        //显示当前线程
        static void ThreadMessage(string data)
        {
            string message = string.Format("{0}\n  ThreadId is:{1}",
                   data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine(message);
        }
    }

运行结果

C#綜合揭密—細說多線程

4.6 善用IAsyncResult

在以上例子中可以看见，如果在使用myDelegate.BeginInvoke后立即调用myDelegate.EndInvoke，那在异步线程未完成工作以前主线程将处于阻塞状态，等到异步线程结束获取计算结果后，主线程才能继续工作，这明显无法展示出多线程的优势。此时可以好好利用IAsyncResult 提高主线程的工作性能，IAsyncResult有以下成员

public interface IAsyncResult
{
    object AsyncState {get;}            //获取用户定义的对象，它限定或包含关于异步操作的信息。
    WailHandle AsyncWaitHandle {get;}   //获取用于等待异步操作完成的 WaitHandle。
    bool CompletedSynchronously {get;}  //获取异步操作是否同步完成的指示。
    bool IsCompleted {get;}             //获取异步操作是否已完成的指示。
}

通过轮询方式，使用IsCompleted属性判断异步操作是否完成，这样在异步操作未完成前就可以让主线程执行另外的工作。

class Program
    {
        delegate string MyDelegate(string name);

        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadMessage("Main Thread");
            
            //建立委托
            MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
            //异步调用委托，获取计算结果
            IAsyncResult result=myDelegate.BeginInvoke("Leslie", null, null);
            //在异步线程未完成前执行其他工作
            while (!result.IsCompleted)
            {
                Thread.Sleep(200);      //虚拟操作
                Console.WriteLine("Main thead do work!");
            }
            string data=myDelegate.EndInvoke(result);
            Console.WriteLine(data);
            
            Console.ReadKey();
        }

        static string Hello(string name)
        {
            ThreadMessage("Async Thread");
            Thread.Sleep(2000);
            return "Hello " + name;
        }

        static void ThreadMessage(string data)
        {
            string message = string.Format("{0}\n  ThreadId is:{1}",
                   data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine(message);
        }
    }

运行结果：

C#綜合揭密—細說多線程

除此以外，也可以使用WailHandle完成同样的工作，WaitHandle里面包含有一个方法WaitOne（int timeout），它可以判断委托是否完成工作，在工作未完成前主线程可以继续其他工作。运行下面代码可得到与使用 IAsyncResult.IsCompleted 同样的结果，而且更简单方便。

namespace Test
{
    class Program
    {
        delegate string MyDelegate(string name);

        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadMessage("Main Thread");
            
            //建立委托
            MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
 
            //异步调用委托，获取计算结果
            IAsyncResult result=myDelegate.BeginInvoke("Leslie", null, null);
            
            while (!result.AsyncWaitHandle.WaitOne(200))
            {
                Console.WriteLine("Main thead do work!");
            }
            string data=myDelegate.EndInvoke(result);
            Console.WriteLine(data);
            
            Console.ReadKey();
        }

        static string Hello(string name)
        {
            ThreadMessage("Async Thread");
            Thread.Sleep(2000);
            return "Hello " + name;
        }

        static void ThreadMessage(string data)
        {
            string message = string.Format("{0}\n  ThreadId is:{1}",
                   data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine(message);
        }
    }

当要监视多个运行对象的时候，使用IAsyncResult.WaitHandle.WaitOne可就派不上用场了。
幸好.NET为WaitHandle准备了另外两个静态方法：WaitAny（waitHandle[], int）与WaitAll (waitHandle[] , int)。
其中WaitAll在等待所有waitHandle完成后再返回一个bool值。
而WaitAny是等待其中一个waitHandle完成后就返回一个int，这个int是代表已完成waitHandle在waitHandle[]中的数组索引。
下面就是使用WaitAll的例子，运行结果与使用 IAsyncResult.IsCompleted 相同。

class Program
    {
        delegate string MyDelegate(string name);

        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadMessage("Main Thread");
            
            //建立委托
            MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
 
            //异步调用委托，获取计算结果
            IAsyncResult result=myDelegate.BeginInvoke("Leslie", null, null);

            //此处可加入多个检测对象
            WaitHandle[] waitHandleList = new WaitHandle[] { result.AsyncWaitHandle,........ };
            while (!WaitHandle.WaitAll(waitHandleList,200))
            {
                Console.WriteLine("Main thead do work!");
            }
            string data=myDelegate.EndInvoke(result);
            Console.WriteLine(data);
            
            Console.ReadKey();
        }

        static string Hello(string name)
        {
            ThreadMessage("Async Thread");
            Thread.Sleep(2000);
            return "Hello " + name;
        }

        static void ThreadMessage(string data)
        {
            string message = string.Format("{0}\n  ThreadId is:{1}",
                   data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine(message);
        }
    }

4.7 回调函数

使用轮询方式来检测异步方法的状态非常麻烦，而且效率不高，有见及此，.NET为 IAsyncResult BeginInvoke（AsyncCallback , object）准备了一个回调函数。使用 AsyncCallback 就可以绑定一个方法作为回调函数，回调函数必须是带参数 IAsyncResult 且无返回值的方法： void AsycnCallbackMethod(IAsyncResult result) 。在BeginInvoke方法完成后，系统就会调用AsyncCallback所绑定的回调函数,最后回调函数中调用 XXX EndInvoke（IAsyncResult result) 就可以结束异步方法，它的返回值类型与委托的返回值一致。

class Program
    {
        delegate string MyDelegate(string name);

        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadMessage("Main Thread");

            //建立委托
            MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
            //异步调用委托，获取计算结果
            myDelegate.BeginInvoke("Leslie", new AsyncCallback(Completed), null);
            //在启动异步线程后，主线程可以继续工作而不需要等待
            for (int n = 0; n < 6; n++)
                Console.WriteLine("  Main thread do work!");
            Console.WriteLine("");

            Console.ReadKey();
        }

        static string Hello(string name)
        {
            ThreadMessage("Async Thread");
            Thread.Sleep(2000);             \\模拟异步操作
            return "\nHello " + name;
        }

        static void Completed(IAsyncResult result)
        {
            ThreadMessage("Async Completed");

            //获取委托对象，调用EndInvoke方法获取运行结果
            AsyncResult _result = (AsyncResult)result;
            MyDelegate myDelegate = (MyDelegate)_result.AsyncDelegate;
            string data = myDelegate.EndInvoke(_result);
            Console.WriteLine(data);
        }

        static void ThreadMessage(string data)
        {
            string message = string.Format("{0}\n  ThreadId is:{1}",
                   data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine(message);
        }
    }

可以看到，主线在调用BeginInvoke方法可以继续执行其他命令，而无需再等待了，这无疑比使用轮询方式判断异步方法是否完成更有优势。
在异步方法执行完成后将会调用AsyncCallback所绑定的回调函数，注意一点，回调函数依然是在异步线程中执行，这样就不会影响主线程的运行，这也使用回调函数最值得青昧的地方。
在回调函数中有一个既定的参数IAsyncResult,把IAsyncResult强制转换为AsyncResult后，就可以通过 AsyncResult.AsyncDelegate 获取原委托，再使用EndInvoke方法获取计算结果。
运行结果如下：

C#綜合揭密—細說多線程

如果想为回调函数传送一些外部信息，就可以利用BeginInvoke(AsyncCallback,object)的最后一个参数object,它允许外部向回调函数输入任何类型的参数。只需要在回调函数中利用 AsyncResult.AsyncState 就可以获取object对象。

class Program
    {
        public class Person
        {
            public string Name;
            public int Age;
        }

        delegate string MyDelegate(string name);

        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadMessage("Main Thread");

            //建立委托
            MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
            
            //建立Person对象
            Person person = new Person();
            person.Name = "Elva";
            person.Age = 27;
            
            //异步调用委托，输入参数对象person, 获取计算结果
            myDelegate.BeginInvoke("Leslie", new AsyncCallback(Completed), person);            
          
            //在启动异步线程后，主线程可以继续工作而不需要等待
            for (int n = 0; n < 6; n++)
                Console.WriteLine("  Main thread do work!");
            Console.WriteLine("");

            Console.ReadKey();
        }

        static string Hello(string name)
        {
            ThreadMessage("Async Thread");
            Thread.Sleep(2000);
            return "\nHello " + name;
        }

        static void Completed(IAsyncResult result)
        {
            ThreadMessage("Async Completed");

            //获取委托对象，调用EndInvoke方法获取运行结果
            AsyncResult _result = (AsyncResult)result;
            MyDelegate myDelegate = (MyDelegate)_result.AsyncDelegate;
            string data = myDelegate.EndInvoke(_result);
            //获取Person对象
            Person person = (Person)result.AsyncState;
            string message = person.Name + "&#39;s age is " + person.Age.ToString();

            Console.WriteLine(data+"\n"+message);
        }

        static void ThreadMessage(string data)
        {
            string message = string.Format("{0}\n  ThreadId is:{1}",
                   data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Console.WriteLine(message);
        }
    }

运行结果:

C#綜合揭密—細說多線程

关于I/O线程、SqlCommand多线程查询、PLINQ、定时器与锁的内容将在C#综合揭秘——细说多线程（下）中详细介绍。

陳述

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