操作系统通过线程对程序的执行进行管理,当操作系统运行一个程序的时候,首先,操作系统将为这个准备运行的程序分配一个进程,以管理这个程序所需要的各种资源。在这些资源之中,会包含一个称为主线程的线程数据结构,用来管理这个程序的执行状态。
在Windows操作系统下,线程的的数据结构包含以下内容:
1、线程的核心对象:主要包含线程当前的寄存器状态,当操作系统调度这个线程开始运行的时候,寄存器的状态将被加载到CPU中,重新构建线程的执行环境,当线程被调度出来的时候,最后的寄存器状态被重新保存到这里,已备下一次执行的时候使用。
2、线程环境块(Thread Environment Block,TED):是一块用户模式下的内存,包含线程的异常处理链的头部。另外,线程的局部存储数据(Thread Local Storage Data)也存在这里。
3、用户模式的堆栈:用户程序的局部变量和参数传递所使用的堆栈,默认情况下,Windows将会被分配1M的空间用于用户模式堆栈。
4、内核模式堆栈:用于访问操作系统时使用的堆栈。
在抢先式多任务的环境下,在一个特定的时间,CPU将一个线程调度进CPU中执行,这个线程最多将会运行一个时间片的时间长度,当时间片到期之后,操作系统将这个线程调度出CPU,将另外一个线程调度进CPU,我们通常称这种操作为上下文切换。
在每一次的上下文切换时,Windows将执行下面的步骤:
- 将当前的CPU寄存器的值保存到当前运行的线程数据结构中,即其中的线程核心对象中。
- 选中下一个准备运行的线程,如果这个线程处于不同的进程中,那么,还必须首先切换虚拟地址空间。
- 加载准备运行线程的CPU寄存器状态到CPU中。
公共语言运行时CLR(Common Language Runtime)是.Net程序运行的环境,它负责资源管理,并保证应用和底层操作系统之间必要的分离。
在.Net环境下,CLR中的线程需要通过操作系统的线程完成实际的工作,目前情况下,.Net直接将CLR中的线程映射到操作系统的线程进行处理和调度,所以,我们每创建一个线程将会消耗1M以上的内存空间。但未来CLR中的线程并不一定与操作系统中的线程完全对应。通过创建CLR环境下的逻辑线程,我们可能创建更加节省资源的线程,使得大量的CLR线程可以工作在少量的操作系统线程之上。
1. System.Threading.Thread类
System.Threading.Thread是用于控制线程的基础类,通过Thread可以控制当前应用程序域中线程的创建、挂起、停止、销毁。
它包括以下常用公共属性:
| 属性名称 | 说明 |
|---|---|
| CurrentContext | 获取线程正在其中执行的当前上下文。 |
| CurrentThread | 获取当前正在运行的线程。 |
| ExecutionContext | 获取一个 ExecutionContext 对象,该对象包含有关当前线程的各种上下文的信息。 |
| IsAlive | 获取一个值,该值指示当前线程的执行状态。 |
| IsBackground | 获取或设置一个值,该值指示某个线程是否为后台线程。 |
| IsThreadPoolThread | 获取一个值,该值指示线程是否属于托管线程池。 |
| ManagedThreadId | 获取当前托管线程的唯一标识符。 |
| Name | 获取或设置线程的名称。 |
| Priority | 获取或设置一个值,该值指示线程的调度优先级。 |
| ThreadState | 获取一个值,该值包含当前线程的状态。 |
常用属性示例:
using System; using System.Threading; namespace ConsoleApp { class Program { static void Main(string[] args) { //新建3个线程并设定各自的优先级 Thread t1 = new Thread(Run); t1.Priority = ThreadPriority.Normal; t1.Start(); Console.ReadKey(); } public static void Run() { Thread t1 = Thread.CurrentThread; //静态属性,获取当前执行这行代码的线程 Console.WriteLine("我的优先级是:" + t1.Priority); Console.WriteLine("我是否还在执行:" + t1.IsAlive); Console.WriteLine("是否是后台线程:" + t1.IsBackground); Console.WriteLine("是否是线程池线程:" + t1.IsThreadPoolThread); Console.WriteLine("线程唯一标识符:" + t1.ManagedThreadId); Console.WriteLine("我的名称是:" + t1.Name); Console.WriteLine("我的状态是:" + t1.ThreadState); } } }