C# 多线程学习系列一

一、Windows线程的由来  关于操作系统的一些知识

(1)、单个"工作线程"的问题  

早期的Windows没有线程的概念,整个系统只有一个"工作线程",上面同时跑着操作系统代码和应用程序代码.这种方式最大的缺点就是,一个应用程序运行时会霸占整台机器(应为只有一个工作线程),且当它发生死循环时,会造成PC停止工作.如果此时重启,更shit的是,所有的应用程序都会停止,且丢失数据.

(2)、Windows进程

i、什么是Windows进程,以及它解决的问题

MS为了解决单个"工作线程"的问题,设计了新的内核,该内核实现了Windows进程的功能,每个Windows进程(应用程序要使用的资源集合)运行一个应用程序,如下图:

一个Chrome浏览器进程包含了很多子进程(子进程可以共享父进程的资源),后面包含了正在使用的资源集合,包括CPU、内存等.每个进程都有一个虚拟空间地址(PID).

当一个应用程序应为代码故障发生卡死等问题,并不会影响其他的应用程序的运行,只需要打开任务管理器,将该进程关闭即可.其他应用程序的数据也不会丢失,因为它们是彼此独立的进程.

ii、Window进程的安全性

在Windows中,进程之间不能相互访问(不包括父子进程),单个进程也无法访问Windows内核.

iii、关于CPU的问题

虽然Windows进程很好的解决了单个"工作线程"的问题,Windows不会发生一个应用程序崩溃,所有应用程序全都停止且所有运行着的应用程序的数据丢失的情况。但是如果PC只有一个CPU,当CPU本身发生死循环等问题,还是会导致PC停止工作.

iv、什么是Windows线程,以及Windows线程解决的问题

MS为了解决单个进程执行异常,导致CPU停止工作的问题,设计了Windows线程,它的作用是对CPU进行虚拟化,Windows会给每个Windows进程分配一个Windows线程,该线程相当于一个虚拟的CPU(包含CPU所有的功能),如果应用程序的代码进入死循环,相关进程会被停止,但是其他的应用程序进程并不会停止,会继续执行.因为它们拥有自己的线程(虚拟CPU).

2、Windows线程的消耗

虽然Windows线程保证了Windows的可靠性和健壮性,但是天下没有免费的午餐,随之带来的肯定是其他的PC资源消耗.这里不想介绍太多操作系统级别的东西,只说一些直观的我们能看到的.就以我的笔记本为例,打开任务管理器如下:

我的笔记本此时跑着176个进程,所以理论上至少有176个线程,但是实际却有2103个线程,平均每个进程12个线程.下面是我笔记本的配置

双核,理论上最优的配置是,只有两个线程,应为涉及到线程上下文切换(从一个线程上下文切换到另一个上下文),而上下文的切换的性能代价是十分大的.

我的CPU利用率为7%,说明93%的时间,这2103个线程啥事都没干,严重的浪费了我的内存.如果这个时候开启了远程桌面服务,假设10个用户连了我的笔记本,所有的开销会翻倍.

当然虽然线程的开销很大,但是相比于创建进程,开销相比较小.但是开发应用程序的时候,还是要合理的使用线程!

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