C# - C Sharp: Đa luồng (MultiThreading)

Một thread (luồng) được định nghĩa là đường dẫn thực thi của một chương trình. Mỗi thread định nghĩa một luồng điều khiển duy nhất. Nếu ứng dụng của bạn liên quan đến các thao tác phức tạp và tốn thời gian, thì việc thiết lập các đường dẫn hoặc thread thực thi khác nhau thường hữu ích, với mỗi thread thực hiện một công việc cụ thể.

Thread là tiến trình (process) nhẹ. Một ví dụ phổ biến về việc sử dụng thread là việc thực hiện lập trình đồng thời bởi các hệ điều hành hiện đại. Việc sử dụng thread giúp tiết kiệm lãng phí chu kỳ CPU và tăng hiệu quả của ứng dụng.

Cho đến giờ chúng ta đã viết các chương trình trong đó một tiểu trình chạy như một tiến trình duy nhất là phiên bản đang chạy của ứng dụng. Tuy nhiên, theo cách này, ứng dụng chỉ có thể thực hiện một công việc tại một thời điểm. Để làm cho nó thực thi nhiều tác vụ cùng một lúc, nó có thể được chia thành các thread nhỏ hơn.

Vòng đời của Thread

Vòng đời của một thread bắt đầu khi một đối tượng của lớp System.Threading.Thread được tạo và kết thúc khi thread kết thúc hoặc hoàn thành thực thi.

Sau đây là các trạng thái khác nhau trong vòng đời của một thread:

• Trạng thái chưa bắt đầu - Đó là tình huống khi thể hiện của thread được tạo nhưng phương thức Start không được gọi.
• Trạng thái sẵn sàng - Đó là tình huống khi thread sẵn sàng chạy và chờ chu kỳ CPU.
• Trạng thái không thể chạy được - Một thread không thể thực thi được, khi:
  • Phương thức Sleep đã được gọi
  • Phương thức Wait đã được gọi
  • Bị chặn bởi hoạt động I/O
• Trạng thái chết - Đó là tình huống khi thread hoàn thành thực thi hoặc bị hủy bỏ.

Thread chính

Trong C#, lớp System.Threading.Thread được sử dụng để làm việc với các thread. Nó cho phép tạo và truy cập các thread riêng lẻ trong một ứng dụng multithreading (đa luồng). Thread đầu tiên được thực thi trong một tiến trình được gọi là thread chính.

Khi chương trình C# bắt đầu thực thi, thread chính được tạo tự động. Các thread được tạo bằng lớp Thread được gọi là các thread con của thread chính. Bạn có thể truy cập một thread bằng thuộc tính CurrentThread của lớp Thread.

Chương trình sau minh họa thực thi thread chính:

using System;
using System.Threading;

namespace MultithreadingApplication {
   class MainThreadProgram {
      static void Main(string[] args) {
         Thread th = Thread.CurrentThread;
         th.Name = "MainThread";
         
         Console.WriteLine($"This is {th.Name}");
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

Kết quả:

This is MainThread

Các thuộc tính và phương thức của lớp Thread

Bảng sau đây cho thấy một số thuộc tính được sử dụng phổ biến nhất của lớp Thread:

Bảng sau đây cho thấy một số phương thức được sử dụng phổ biến nhất của lớp Thread

Tạo thread

Thread được tạo bằng cách thừa kế lớp Thread. Lớp thừa kế từ Thread sau đó sẽ gọi phương thức Start() để bắt đầu thực thi thread con.

Sau đây là ví dụ minh họa:

using System;
using System.Threading;

namespace MultithreadingApplication {
   class ThreadCreationProgram {
      public static void CallToChildThread() {
         Console.WriteLine("Child thread starts");
      }

      static void Main(string[] args) {
         ThreadStart childref = new ThreadStart(CallToChildThread);
         Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");
         Thread childThread = new Thread(childref);
         childThread.Start();
      }
   }
}

Kết quả:

In Main: Creating the Child thread
Child thread starts

Quản lý thread

Lớp Thread cung cấp các phương thức khác nhau để quản lý các thread.

Ví dụ sau minh họa việc sử dụng phương thức Sleep() để tạm dừng một thread trong một khoảng thời gian cụ thể.

using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
 internal class Program
 {
  public static void CallToChildThread()
  {
   Console.WriteLine("Child thread starts");

   // dừng thread trong 5000 milli giây
   int sleepfor = 5000;

   Console.WriteLine($"Child Thread Paused for {sleepfor / 1000} seconds");
   Thread.Sleep(sleepfor);
   Console.WriteLine("Child thread resumes");
  }

  static void Main(string[] args)
  {
   ThreadStart childref = new ThreadStart(CallToChildThread);
   Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");

   Thread childThread = new Thread(childref);
   childThread.Start();
  }
 }
}

Kết quả:

In Main: Creating the Child thread
Child thread starts
Child Thread Paused for 5 seconds
Child thread resumes

Hủy thread

Phương thức Abort() được sử dụng để hủy các thread.

Bộ thực thi hủy bỏ thread bằng cách đưa ra một ThreadAbortException. Ngoại lệ này không thể bị bắt, điều khiển được gửi đến khối finally nếu có.

Chương trình sau đây minh họa điều này:

using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
 internal class Program
 {
  public static void CallToChildThread()
  {
   try
   {
    Console.WriteLine("Child thread starts");

    // thực hiện việc hiển thị các số từ 0 đến 10
    for (int counter = 0; counter <= 10; counter++)
    {
     Thread.Sleep(500);
     Console.WriteLine(counter);
    }

    Console.WriteLine("Child Thread Completed");
   }
   catch (ThreadAbortException e)
   {
    Console.WriteLine("Thread Abort Exception");
   }
   finally
   {
    Console.WriteLine("Couldn't catch the Thread Exception");
   }
  }

  static void Main(string[] args)
  {
   ThreadStart childref = new ThreadStart(CallToChildThread);
   Console.WriteLine("In Main: Creating the Child thread");

   Thread childThread = new Thread(childref);
   childThread.Start();

   //dừng thread chính trong 2 giây
   Thread.Sleep(2000);

   //tiến hành hủy thread con
   Console.WriteLine("In Main: Aborting the Child thread");
   childThread.Abort();
  }
 }
}

Kết quả:

In Main: Creating the Child thread
Child thread starts
0
1
2
In Main: Aborting the Child thread
Thread Abort Exception
Couldn't catch the Thread Exception