什么是多线程程序，它是如何工作的？

在厨房里可以找到一个简单的类比。

你以前可能用食谱做过饭——从指定的食材开始，按照食谱中指示的步骤，最后你（希望）有一道美味的菜可以吃。如果这样做，那么您已经执行了传统的（非多线程）程序。

但是，如果您必须做一顿丰盛的饭菜，其中包括许多不同的菜肴怎么办？简单的方法是从第一个食谱开始，做食谱所说的一切，完成后，把完成的菜（和第一个食谱）放在一边，然后从第二个食谱开始，做它所说的一切，把第二道菜（和第二个食谱）放在一边，依此类推，直到你一个接一个地完成所有的食谱。那行得通，但你最终可能会在厨房里呆上 10 个小时，当然，当最后一道菜准备好吃时，第一道菜可能会很冷，没有胃口。

因此，您可能会做大多数厨师所做的事情，即同时开始研究多个食谱。例如，您可以将烤肉放入烤箱 45 分钟，但与其坐在烤箱前等待 45 分钟让烤肉煮熟，不如花 45 分钟切蔬菜。当烤箱计时器响起时，你放下菜刀，将煮熟的烤肉从烤箱中拉出并冷却，然后回去切菜，依此类推。如果你能做到这一点，那么你就成功地多任务处理了几个配方/程序。也就是说，你并不是在同时处理多个食谱（你仍然只有两只手！），但你会在必要时从一个食谱跳到另一个食谱，从而在几项任务上取得进展，而不是经常摆弄你的拇指。做得好，你可以在更短的时间内准备好整顿饭，而且一切都会在同一时间变得热和新鲜。如果这样做，则执行的是一个简单的多线程程序。

然后，如果你想变得非常花哨，你可以雇佣其他几个厨师和你同时在厨房工作，这样你就可以在给定的时间内准备更多的食物。如果你这样做，你的团队正在进行多处理，每个厨师承担总工作的一部分，而所有厨师同时工作。请注意，如上一段所述，每个厨师很可能正在研究多个食谱（即多任务处理）。

至于计算机如何做这种事情（不再类比厨师），它通常使用准备运行的线程列表和计时器来实现它。当计时器关闭时（或者当前正在执行的线程有一段时间无事可做，例如，它正在等待从慢速硬盘驱动器或其他东西加载数据），操作系统会执行上下文切换，其中暂停当前线程（通过将其放入某处的列表中，不再执行该线程代码中的指令）， 然后，从准备运行的线程列表中拉取另一个可运行的线程，并开始执行该线程代码中的指令。只要有必要，这种情况就会重复，通常每隔几毫秒就会发生一次上下文切换，给人一种错觉，即即使在单核 CPU 上，多个程序也在“同时”运行。（在多核CPU上，它在每个内核上都做同样的事情，在这种情况下，它不再只是一个幻觉;多个程序确实同时运行）

什么是多线程程序，它是如何工作的？

关于这个问题的有趣部分是关于这个主题的完整书籍，但对很多人来说仍然难以捉摸。我将尝试按照下面详述的顺序进行解释。

请注意，这只是为了提供一个要点，像这样的答案永远无法公正地描述所需的深度和细节。关于视频，我遇到的最好的是付费订阅（Wintellect 和 Pluralsight）的一部分，看看您是否可以试用它们，假设您还没有订阅：

1. Jeffery Ritcher 的 Wintellect（摘自他的著作《CLR via C#》，其中有关于线程基础的相同章节）

2. Mike Woodring 开发的 CLR 线程

解释顺序

• 什么是线程？
• 为什么要引入线程，主要目的？
• 陷阱以及如何避免它们，使用同步结构？
• 线程与 ThreadPool ？
• 多线程编程 API 的演变，如并行 API、任务 API
• 并发集合，使用情况 ？
• Async-Await，线程但没有线程，为什么它们最适合 IO

什么是线程？

它是软件实现，纯粹是 Windows 操作系统的概念 ，它是最低限度的工作单元。Windows 操作系统上的每个进程都至少有一个线程，每个方法调用都在线程上完成。每个进程可以有多个线程，以并行执行多项操作（提供硬件支持）。 其他基于操作系统的操作系统是多进程架构，实际上在 Windows 中，即使是最复杂的软件，例如具有多个线程的单个进程，用于不同的关键后台操作。(multi-threaded architecture)UnixOracle.exe

为什么要引入线程，主要目的？

与并发性是主要目的的看法相反，正是健壮性导致了线程的引入，想象一下 Windows 上的每个进程都使用相同的线程运行（在最初的 16 位版本中），并且其中一个进程崩溃，这仅仅意味着在大多数情况下重新启动系统以恢复。线程用于并发操作，因为每个进程中可以调用多个线程，这在生产线上得到了体现。事实上，充分利用具有多个内核的处理器甚至很重要。

陷阱以及如何避免使用同步结构？

更多的线程意味着，更多的工作同时完成，但是当访问相同的内存时，问题就来了，特别是对于，因为这会导致：Write

1. 内存损坏
2. 争用条件

另外，另一个问题是线程是一个非常昂贵的资源，每个线程都有一个线程环境块，内核内存分配。此外，为了在处理器内核上调度每个线程，需要花费时间进行上下文切换。滥用很可能会造成巨大的性能损失，而不是改进。 为了避免与线程相关的损坏问题，使用同步构造（例如基于要求）非常重要。读取始终是线程安全的，但写入需要适当的同步。lock, mutex, semaphore,

线程与 ThreadPool ？

真正的线程不是我们在 C#.Net 中使用的线程，它只是调用 Win32 线程的托管包装器。挑战仍然存在于用户严重滥用的能力，例如调用远远超过所需数量的线程，分配处理器关联性，因此，我们请求一个标准池来排队工作项及其窗口，这些窗口决定何时需要新线程，当已经存在的线程可以计划工作项时，这不是更好吗？线程是一种昂贵的资源，需要在使用上进行优化，否则它可能是祸根而不是福音。

多线程编程的演变，如并行 API、任务 API

从 .Net 4.0 开始，各种用于数据并行化和任务并行化的新 API Parallel.For、Parallel.ForEach 使得在系统中引入并发变得非常简单。这些 API 再次在内部使用线程池工作。任务更像是将工作安排在未来的某个时候。现在引入并发就像轻而易举的事，尽管仍然需要同步构造来避免内存损坏，可以使用争用条件或线程安全集合。

并发集合，使用情况 ？

像 这样的实现 ，部分是固有的线程安全、使用和比显式更容易、更快捷的实现。也更容易管理和工作。还有另一个集合 API，例如 ，可通过 nuget 获得，这些 API 通过在内部创建数据结构的另一个副本来实现线程安全。ConcurrentBag, ConcurrentQueue, ConcurrentDictionarySystem.Collections.Concurrentspin-waitSynchronizationImmutableListSystem.Collections.Immutable

Async-Await，线程但没有线程，为什么它们最适合 IO

这是用于调用（磁盘、网络）的并发性的一个重要方面，到目前为止讨论的其他 API 用于基于计算的并发性，因此线程很重要并使其更快，但对于 IO 调用，线程除了等待调用返回外没有任何用处，IO 调用在基于硬件的队列上处理IOIO Completion ports

为什么不参考 Microsoft 自己的 .net 类 System.Threading.Thread 文档呢？

它有大量用 C# 编写的简单示例程序（在页面底部），正如您要求的那样：

线程示例

其实多线程就是同时做多个进程在一起。并且可以并行完成进程。

它其实是多线程是同时一起做多个进程。并且可以并行完成进程。您可以从主线程中获取任务，然后以其他方式执行并完成。