线程相关关键词、方法及核心类的分类总结（C#）

在 C# 中，线程和多线程编程涉及大量关键字、类和方法。以下是完整的线程相关关键词、方法及核心类的分类总结：

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​一、线程管理

1. ​**Thread 类（System.Threading）​**

• ​核心方法：
  • Start()：启动线程。
  • Join()：等待线程结束。
  • Sleep(int milliseconds)：暂停当前线程。
  • Interrupt()：中断处于 Sleep/Wait 状态的线程。
  • Abort()（已过时）：强制终止线程（不推荐）。
• ​属性：
  • IsBackground：设置线程是否为后台线程（默认前台）。
  • Priority：线程优先级（Highest, Normal, Lowest 等）。
  • Name：线程名称（调试用）。
  • CurrentThread：获取当前线程对象。

csharp

Thread thread = new Thread(() => Console.WriteLine("子线程"));
thread.IsBackground = true;
thread.Start();
thread.Join();

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2. ​**ThreadPool 类（System.Threading）​**

• ​用途：复用线程池中的线程（适合短任务）。
• ​方法：
  • QueueUserWorkItem()：提交任务到线程池。
  • SetMinThreads()/SetMaxThreads()：配置线程池大小。

csharp

ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => {
    Console.WriteLine("线程池任务");
});

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​二、任务并行库（TPL）​

1. ​**Task 类（System.Threading.Tasks）​**

• ​核心方法：
  • Run()：启动一个线程池任务。
  • Wait()：等待任务完成。
  • ContinueWith()：定义任务完成后的回调。
• ​属性：
  • Status：任务状态（RanToCompletion, Faulted 等）。
  • Exception：任务抛出的异常（需检查 IsFaulted）。

csharp

Task task = Task.Run(() => {
    Console.WriteLine("Task 执行");
});
task.Wait();

2. ​**async/await 关键字**

• ​用途：简化异步编程模型。
• ​规则：
  • async 修饰的方法必须返回 Task 或 Task<T>。
  • await 等待异步操作完成。

csharp

async Task<int> GetDataAsync() {
    await Task.Delay(1000);
    return 42;
}

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​三、同步机制

1. ​**lock 关键字**

• ​语法：lock (obj) { ... }（obj 必须是引用类型）。

csharp

private object _locker = new object();
lock (_locker) {
    // 临界区
}

2. ​**Monitor 类**

• ​方法：
  • Enter(obj)/Exit(obj)：手动控制锁。
  • TryEnter(obj, timeout)：尝试获取锁。

csharp

Monitor.Enter(_locker);
try {
    // 临界区
} finally {
    Monitor.Exit(_locker);
}

3. ​**Mutex 类（跨进程同步）​**

• ​方法：
  • WaitOne()：获取锁。
  • ReleaseMutex()：释放锁。

csharp

using var mutex = new Mutex(true, "GlobalMutex");
mutex.WaitOne();
// 临界区
mutex.ReleaseMutex();

4. ​**Semaphore/SemaphoreSlim**

• ​用途：限制并发访问数量。

csharp

SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(3);
semaphore.Wait();
// 临界区（最多3个线程）
semaphore.Release();

5. ​**Interlocked 类**

• ​原子操作：
  • Increment(ref int)：原子递增。
  • CompareExchange(ref T, T, T)：原子比较并交换。

csharp

int counter = 0;
Interlocked.Increment(ref counter);

6. ​**ReaderWriterLockSlim**

• ​用途：读写分离锁（允许多读单写）。

csharp

ReaderWriterLockSlim rwLock = new ReaderWriterLockSlim();
rwLock.EnterReadLock();
// 读操作
rwLock.ExitReadLock();

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​四、取消机制

1. ​**CancellationTokenSource 和 CancellationToken**

• ​方法：
  • Cancel()：触发取消请求。
  • CancelAfter(timeout)：超时自动取消。

csharp

var cts = new CancellationTokenSource();
var token = cts.Token;

Task.Run(() => {
    while (true) {
        token.ThrowIfCancellationRequested();
        // 任务逻辑
    }
}, token);

cts.Cancel(); // 取消任务

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​五、并行循环

1. ​**Parallel 类（System.Threading.Tasks）​**

• ​方法：
  • For()：并行循环。
  • ForEach()：并行遍历集合。
  • Invoke()：并行执行多个委托。

csharp

Parallel.For(0, 10, i => {
    Console.WriteLine($"并行执行 {i}");
});

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​六、线程安全集合

1. ​**ConcurrentBag<T>、ConcurrentQueue<T>、ConcurrentStack<T>**

• ​用途：无需锁的线程安全集合。

csharp

ConcurrentBag<int> bag = new ConcurrentBag<int>();
bag.Add(42);

2. ​**BlockingCollection<T>**

• ​用途：生产者-消费者模型。

csharp

BlockingCollection<int> queue = new BlockingCollection<int>();
// 生产者
queue.Add(1);
// 消费者
int item = queue.Take();

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​七、其他关键特性

1. ​**volatile 关键字**

• ​用途：确保字段的可见性（禁止编译器优化）。

csharp

private volatile bool _isRunning = true;

2. ​**ThreadLocal<T> 和 [ThreadStatic]**

• ​用途：线程本地存储（每个线程独立副本）。

csharp

[ThreadStatic]
private static int _threadLocalValue;

ThreadLocal<int> threadLocal = new ThreadLocal<int>(() => 42);

3. ​**Barrier 和 CountdownEvent**

• ​用途：多线程协同（例如分阶段任务）。

csharp

Barrier barrier = new Barrier(3); // 等待3个线程到达
barrier.SignalAndWait();

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​八、不推荐使用的功能

1. ​**Thread.Suspend()/Resume()**
   • 已过时，可能导致死锁或状态不一致。
2. ​**Thread.Abort()**
   • 强制终止线程，可能引发资源泄漏。

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​总结

• ​优先选择 TPL（Task 和 async/await）​：简化异步编程，避免直接操作线程。
• ​同步机制：根据场景选择 lock、Semaphore、Mutex 或 Interlocked。
• ​线程安全集合：替代手动同步，提升性能。
• ​取消机制：使用 CancellationToken 实现协作式取消。

合理使用这些工具可以高效处理并发任务，同时避免死锁、竞态条件等常见问题。