C# 多線程經典範例 吃蘋果

本文主要講述了多執行緒開發中經典範例，透過此範例，可以加深對多執行緒的理解。

範例概述：

　　下面用一個模擬吃蘋果的實例，說明C#中多執行緒的實作方法。要求發展一個程式實現如下情況：一個家庭有三個孩子，爸爸媽媽不斷削蘋果往盤子裡面放，老大、老二、老三不斷從盤子裡面取蘋果吃。盤子的大小有限，最多只能放5個蘋果，而且爸媽不能同時往盤子裡面放蘋果，媽媽具有優先權。三個孩子取蘋果時，盤子不能為空，三人不能同時取，老三優先權最高，老大最低。老大吃的最快，取的頻率最高，老二次之。

 

涉及到知識點：

線程Thread 建立並控制線程，設定其優先權並取得其狀態。

鎖 lock 用於實現多執行緒同步的最直接辦法就是加鎖，它可以把一段程式碼定義為互斥段，在一個時刻內只允許一個執行緒進入執行，而其他執行緒必須等待。

事件EventHandler 聲明一個事件，用於通知介面做改變

設計想法：

Productor 表示生產者，用於削蘋果。

Consumer 表示消費者，用於吃蘋果。

Dish 盤子，用來裝蘋果，做為中間類

EatAppleSmp 的BeginEat()方法，表示開始吃蘋果，啟動線程

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效果圖如下【爸爸媽媽削蘋果，孩子吃蘋果】：

後台輸出如下：

Mama放1个苹果
Baba放1个苹果
Dage取苹果吃...
Erdi取苹果吃...
Sandi等待取苹果
Mama放1个苹果
Sandi取苹果吃...
Baba放1个苹果
Dage取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba放1个苹果
Erdi取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba放1个苹果
Dage取苹果吃...
Sandi取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba放1个苹果
Erdi取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba放1个苹果
Dage取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba放1个苹果
Sandi取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba正在等待放入苹果
Erdi取苹果吃...
Baba放1个苹果
Dage取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba正在等待放入苹果
Mama正在等待放入苹果
Sandi取苹果吃...
Baba放1个苹果
Mama正在等待放入苹果
Erdi取苹果吃...
Mama放1个苹果
Dage取苹果吃...
Baba放1个苹果
Mama正在等待放入苹果
Dage取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba正在等待放入苹果
Erdi取苹果吃...
Baba放1个苹果
Sandi取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba正在等待放入苹果
Dage取苹果吃...
Baba放1个苹果
Mama正在等待放入苹果
Erdi取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba正在等待放入苹果
Sandi取苹果吃...
Baba放1个苹果
Mama正在等待放入苹果
Dage取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba正在等待放入苹果
Mama正在等待放入苹果
Erdi取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba正在等待放入苹果
Dage取苹果吃...
Baba放1个苹果
Mama正在等待放入苹果
Sandi取苹果吃...
Mama放1个苹果
Baba正在等待放入苹果
Mama正在等待放入苹果
线程 'Mama' (0x1ce0) 已退出，返回值为 0 (0x0)。
线程 'Baba' (0x1888) 已退出，返回值为 0 (0x0)。
Erdi取苹果吃...
Dage取苹果吃...
Sandi取苹果吃...
Dage取苹果吃...
Erdi取苹果吃...
Dage等待取苹果
Sandi等待取苹果
Erdi等待取苹果

Productor 程式碼如下：

  using System; 
  using System.Collections.Generic; 
  using System.Linq; 
  using System.Text; 
  using System.Threading; 
   
  namespace DemoSharp.EatApple 
  { 
      /// <summary>
      /// 生产者
      /// </summary>
      public class Productor
      {
          private Dish dish;
          private string name;
  
          public string Name
          {
              get { return name; }
              set { name = value; }
          }
  
          public EventHandler PutAction;//声明一个事件，当放苹果时触发该事件
 
          public Productor(string name, Dish dish)
          {
              this.name = name;
              this.dish = dish;
          }
          public void run()
          {
              while (true)
              {
                  bool flag= dish.Put(name);
                  if (flag)
                  {
                      if (PutAction != null)
                      {
                          PutAction(this, null);
                      }
                      try
                      {
                          Thread.Sleep(600);//削苹果时间
                      }
                      catch (Exception ex)
                      {
 
                      }
                  }
                  else {
                      break;
                  }
              }
          }
      }
  }

Consumer程式碼如下：

  using System;  
 using System.Collections.Generic;  
 using System.ComponentModel;  
  using System.Data;  
  using System.Drawing;  
  using System.Linq;  
  using System.Text;  
  using System.Windows.Forms;  
 using DemoSharp.EatApple; 
 
 namespace DemoSharp 
 { 
     /// <summary> 
     /// 页面类 
    /// </summary> 
     public partial class EatAppleForm : Form 
     { 
        private EatAppleSmp m_EatAppleSmp = new EatAppleSmp(); 
  
        public EatAppleForm() 
        { 
            InitializeComponent(); 
             InitView(); 
             m_EatAppleSmp.PutAction += PutActionMethod; 
             m_EatAppleSmp.GetAction += GetActionMethod; 
        } 
 
         /// <summary>
         /// 初始化GroupBox 
         /// </summary> 
         private void InitView() 
         { 
             this.gbBaba.Controls.Clear(); 
             this.gbMama.Controls.Clear(); 
              this.gbDage.Controls.Clear(); 
             this.gbErdi.Controls.Clear(); 
             this.gbSandi.Controls.Clear(); 
        } 
  
         /// <summary>
          /// 启动线程
            /// </summary> 
             /// <param name="sender"></param> 
           /// <param name="e"></param> 
           private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
             { 
                this.m_EatAppleSmp.BeginEat(); 
             } 
     
            /// <summary> 
            /// 放苹果事件 
            /// </summary>
             /// <param name="sender"></param> 
            /// <param name="e"></param>
              private void PutActionMethod(object sender, EventArgs e) 
              { 
                  Productor p = sender as Productor; 
                 if (p != null) 
                 { 
                     if (p.Name == "Baba")
                        { 
                          AddItemToGroupBox(this.gbBaba, this.lblBaba); 
                       } 
                      if (p.Name == "Mama") 
                       { 
                           AddItemToGroupBox(this.gbMama, this.lblMama); 
                       } 
                 } 
               } 
        
               /// <summary> 
               /// 吃苹果事件 
               /// </summary> 
             /// <param name="sender"></param> 
               /// <param name="e"></param> 
               public void GetActionMethod(object sender, EventArgs e)
                { 
                   Consumer c = sender as Consumer; 
                    if (c != null)
                     { 
                         if (c.Name == "Dage")
                         { 
                              AddItemToGroupBox(this.gbDage, this.lblDage);
                          }
                           if (c.Name == "Erdi") 
                             {
                               AddItemToGroupBox(this.gbErdi, this.lblErdi);
                             }
                              if (c.Name == "Sandi") 
                               { 
                                  AddItemToGroupBox(this.gbSandi, this.lblSandi); 
                             } 
                           } 
                      } 
                
                      /// <summary> 
                     /// 往指定的GroupBox中添加对象
                      /// </summary>
                        /// <param name="gbView"></param>
                        /// <param name="lbl"></param>
                       private void AddItemToGroupBox(GroupBox gbView,Label lbl)
                       {
                              gbView.Invoke(new Action(() =>
                            {
                                PictureBox p = new PictureBox();
                               p.Width = 20;
                                p.Height = 20;
                               p.Dock = DockStyle.Left;
                              p.Image = this.imgLst01.Images[0];
                               p.Margin = new Padding(2);
                               gbView.Controls.Add(p);
               
                            }));
                             //显示个数
                            lbl.Invoke(new Action(() => {
                               if (string.IsNullOrEmpty(lbl.Text))
                                 {
                                     lbl.Text = "0";  using System; 
  using System.Collections.Generic; 
  using System.Linq; 
  using System.Text; 
  using System.Threading; 
  
  namespace DemoSharp.EatApple 
 { 
     /// <summary>
     /// 消费者
        /// </summary>
     public class Consumer
     {
          private string name;
 
        public string Name
        {
            get { return name; }
           set { name = value; }
        }
        private Dish dish;
          private int timelong;
 
        public EventHandler GetAction;//声明一个事件，当放苹果时触发该事件

       public Consumer(string name, Dish dish, int timelong)
        {
             this.name = name;
             this.dish = dish;
             this.timelong = timelong;
        }
        public void run()
        {
             while (true)
            {
                 bool flag=  dish.Get(name);
                if (flag)
                 {
                     //如果取到苹果，则调用事件，并开始吃
                     if (GetAction != null)
                   {
                        GetAction(this, null);
                    }
                     try
                    {
                        Thread.Sleep(timelong);//吃苹果时间
                    }
                    catch (ThreadInterruptedException)
                     {
                     }
                }
                 else {
                      break;
                  }
            }
        }
     }
 }
                                }
                                lbl.Text = (int.Parse(lbl.Text) + 1).ToString();
                            }));
                        }
                     }
                  }

Dish程式碼如下：

 using System; 
 using System.Collections.Generic; 
 using System.Linq; 
 using System.Text; 
 using System.Threading; 
  
 namespace DemoSharp.EatApple 
 { 
     /// <summary>
     /// 盘子，属于中间类
     /// </summary>
     public class Dish
     {
         private int f = 5;//表示盘子中还可以放几个苹果，最多只能放5个苹果
 
         private int EnabledNum;//可放苹果总数

         private int n = 0; //表示已经放了多少个苹果
 
         private object objGet = new object();

         private object objPut = new object();
 
         /// <summary>
         /// 构造函数，初始化Dish对象
         /// </summary>
         /// <param name="num">表示削够多少个苹果结束</param>
         public Dish(int num)
         {
             this.EnabledNum = num;
         }
         /// <summary>
         /// 放苹果的方法
         /// </summary>
         /// <param name="name"></param>
          ///<returns>是否放成功</returns>
         public bool Put(string name)
        {
            lock (this)//同步控制放苹果
   {
   bool flag = false;
     while (f == 0)//苹果已满，线程等待
    {
      try
         {
         System.Console.WriteLine(name + "正在等待放入苹果");
          Monitor.Wait(this);
       }
       catch (Exception ex)
 {
    System.Console.WriteLine(name + "等不及了");
    }
  } 
  if (n < EnabledNum)
  {
   f = f - 1;//削完一个苹果放一次
     n = n + 1;
 System.Console.WriteLine(name + "放1个苹果");
  flag = true;
      }
  Monitor.PulseAll(this);
        return flag;
      }
      }

       /// <summary>
       /// 取苹果的方法
        /// </summary>
        /// <param name="name"></param>
       public bool Get(string name)
       {
         lock (this)//同步控制取苹果
           {
             bool flag = false;
               while (f == 5)
              {
                  try
                  {
                       System.Console.WriteLine(name + "等待取苹果");
                      Monitor.Wait(this);
                    }
                    catch (ThreadInterruptedException) { }
   }
      if (n <= EnabledNum)
      {
             f = f + 1;
          System.Console.WriteLine(name + "取苹果吃...");
             flag = true;
           }
              Monitor.PulseAll(this);
            return flag;
     }

     }
   } 
}

EatAppleSmprree

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