C#语言 第六部分 线程（一）线程基础（2）

2、优雅的退出线程

上一节我们讲了如何建立和启动线程，那么线程应该如何退出呢？

按照要求，无论使用何种编程语言，线程都必须自然退出，而不应该被迫退出。所谓自然退出，就是线程的入口方法执行完毕退出（包括使用异常跳出方法、使用return跳出方法或令方法运行完毕），线程入口方法执行完毕，标志着线程退出，此时.net Framework会继续执行一段代码，回收线程占用的资源。

实际上，操作系统提供了方法去杀死一个线程，在Win32编程中，使用函数TerminateThread可以杀死一个线程，但这种方法并不推荐（参见《Windows核心编程》），因为这样去杀死一个线程，一方面有可能导致线程占用的资源得不到释放，另一方面，当线程被杀死的时候，我们无法得知线程正在做什么，很有可能它正在执行非常重要的代码（例如正在向磁盘写数据），突然停止线程运行会导致很多无法预料的问题。

在.net Framework中没有提供任何可以杀死线程的方法，所以我们只能等待线程执行完毕后自然死亡。

• 对于线程中没有无限循环（包括循环次数非常多的循环）或者阻塞操作（线程同步中详细讲解），即可以在有限时间内执行完毕的线程，编程者无需干预其退出，线程会自己执行完毕后退出；
• 对于线程中有无限循环（包括循环次数很多的循环）或者阻塞操作，即如果不加干预线程无法结束运行或经过很久才能结束运行，编程者需要干预其退出，通过编程令线程能够执行完毕后退出。

上一节我们使用了一种通过Thread对象的Abort方法在一个线程停止另一个线程的运行方式，但这种方法颇为暴力，具体表现为：

• 通过异常来处理程序的分支流程是不推荐的，应该使用if, swtich, for, while等传统语句；
• 一旦调用了Thread对象的Abort方法，线程立即抛出ThreadAbortException异常并通过catch块退出，此时无法得知线程代码正运行在哪一行，是否可以退出。如果线程里还有处理I/O的代码，则流是否被刷新，是否被关闭，是否写入成功等等都无法控制。

我们需要一种方法，在特定的某一行安全的代码上退出线程，从而不会引发上述的问题。

编程的方法很简单，设置一个可以在多个线程方法中都可以访问到的布尔值，线程方法中使用代码检测到这个布尔值变化后退出方法即可。

在上一节使用的代码中，做如下改动：

FormMain.cs

1  using System;2  using System.Threading;3  using System.Windows.Forms;4   5  namespace Edu.Study.Multithreading.HappyEnd {6   7      /// <summary>8      /// 线程中操作文本框的委托类型9       /// </summary>10      /// <param name="textBox">要操作的文本框</param>11      /// <param name="num">文本框中显示的数字</param>12      public delegate void SetTextBoxHandler(TextBox textBox, int num);13   14      /// <summary>15      /// 关闭窗口的委托类型16      /// </summary>17      public delegate void CloseFormHandler();18   19   20      /// <summary>21      /// 主窗体类22      /// </summary>23      public partial class FormMain : Form {24   25          private Thread thread1, thread2;26   27          // 用于标志线程是否继续结束的布尔值28          private bool canThreadFinish = false;29   30          /// <summary>31          /// 构造器32          /// </summary>33          public FormMain() {34              InitializeComponent();35              36              this.thread1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(this.ThreadWork));37              this.thread2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(this.ThreadWork));38          }39   40          /// <summary>41          /// 线程工作方法(线程入口点方法)42          /// </summary>43          /// <param name="arg">线程参数</param>44          public void ThreadWork(object arg) {45              int num = 1;46              while (this.canThreadFinish == false) {47                  this.Invoke(new SetTextBoxHandler(this.SetTextBox), arg, num++);48                  Thread.Sleep(10);49              }50          }51   52          /// <summary>53          /// 在线程中访问窗体或控件的委托方法, 符合委托类型SetTextBoxHandler54          /// </summary>55          /// <param name="textBox">要操作的文本框</param>56          /// <param name="num">文本框中显示的数字</param>57          private void SetTextBox(TextBox textBox, int num) {58              textBox.Text = num.ToString();59          }60   61          /// <summary>62          /// 等待线程结束的线程入口方法63          /// </summary>64          private void WaitThreadIsClosed(object arg) {65              // ThreadState枚举表示线程的当前状态, Running表示线程正在运行66              if (this.thread1.ThreadState == ThreadState.Running) {67                  // 先尝试等待1000毫秒, 看线程是否可以自然结束68                  if (this.thread1.Join(1000) == false) {69                      // 如果等待失败, 则强行退出线程70                      this.thread1.Abort();71                  }72              }73              if (this.thread2.ThreadState == ThreadState.Running) {74                  if (this.thread2.Join(1000) == false) {75                      this.thread2.Abort();76                  }77              }78              // 通过委托方法关闭窗体79              this.Invoke(new CloseFormHandler(this.CloseForm));80          }81   82          /// <summary>83          /// 关闭窗体的委托方法84          /// </summary>85          private void CloseForm() {86              this.Close();87          }88   89          /// <summary>90          /// 窗体关闭事件91          /// </summary>92          private void FormMain_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e) {93              if (this.canThreadFinish == false) {94                  // 修改标志变量, 令线程代码可以退出95                  this.canThreadFinish = true;96  97                  // 启动线程退出等待线程98                  new Thread(new ParameterizedThreadStart(this.WaitThreadIsClosed)).Start();99                  100                  // 取消关闭窗体操作101                  e.Cancel = true;102              }103          }104   105          /// <summary>106          /// 线程启动按钮被点击事件107          /// </summary>108          private void startButton_Click(object sender, EventArgs e) {109              this.thread1.Start(this.firstTextBox);110              this.thread2.Start(this.secondTextBox);111              this.startButton.Enabled = false;112          }113      }114  }

以上是修改后的代码，新的代码执行起来和上一节的代码执行结果相同，但当关闭窗口时，上一节代码中的两个线程立即结束，而本节介绍的代码则必然在第46行结束。也就是说如果用户关闭窗口，则canThreadFinish标志字段会被设置为true（第94行），线程中的循环运行条件不再满足（第46行）从而导致线程方法退出，但线程必须运行46行才能检测canThreadFinish字段的值，也就是说在线程方法退出时，编程人员可以确切的知道哪些代码被执行了，哪些代码不再执行；

编程人员也可以合理的安排线程退出前要做什么事情，例如将线程入口方法改为如下代码：

    public void ThreadWork(object arg) {        int num = 1;        while (true) {            if (this.canThreadFinish == true) {                MessageBox.Show("注意，我要退出啦！");                // 其它处理线程退出前工作的代码                 break;            }            this.Invoke(new SetTextBoxHandler(this.SetTextBox), arg, num++);            Thread.Sleep(10);        }    }

这就叫做优雅的退出线程。

对于在线程中使用Control类的Invoke方法通过委访问行窗体或控件方法或属性的情况，还有几点注意事项：

1. 窗体不能先于线程销毁，因为线程总是在特定语句（例如第46行）退出，所以改变标志变量（canThreadFinish）后，线程并不是立即退出，有可能还会运行一些代码后才能执行到特定语句退出线程。当线程代码运行到Invoke方法时，如果窗体已经被关闭，则会引发异常。此时，窗体必须等待并确保线程确实退出了才能关闭；
2. 不能在创建窗体的线程（一般为主线程）中等待辅助线程结束（调用线程对象的Join方法），因为调用了Join方法的线程会被阻塞（即不再向下运行，而在Join方法上等待），而Invoke方法会向窗体所在线程的消息循环发送执行委托的消息，窗体线程被阻塞后消息循环也会被阻塞，Invoke方法自然也会被阻塞，结果就是窗体线程和辅助线程均被阻塞，程序进入死锁；
3. 解决上述问题的方法很简单：在窗体关闭事件中取消窗体关闭（第101行）并启动一个辅助线程（第98行）来等候其它辅助线程结束（第64-80行），并在等候成功后由该线程通过委托方法（第85-87行）来关闭窗体（第79行）。用辅助线程来等待其它辅助线程结束，则不会阻塞窗体线程，等待成功后关闭窗体，则可以保证窗体在这些线程退出后才安全关闭。

本节代码下载

3、前台线程和后台线程

如果不做特殊说明，Thread类默认为前台线程。

所谓前台线程，即该线程会阻止进程结束。即便主线程结束了，只要进程中还有一个前台线程尚未结束，则进程不会结束，直到所有的前台线程都结束。这是最安全的一种方式，保证线程在结束前做完其所有工作。

如果一个线程的工作不涉及I/O操作（例如进行数据计算，异步更新视图等），则可以设置其为后台线程，这样的线程无需关心其如何退出，只要主线程退出，这些线程就会被强制结束。

设置线程对象的IsBackground属性可以将其设置为后台线程或从后台线程设置为前台线程，例如：

    Thread thread = new Thread(/*某入口方法委托*/);    // 设置线程为后台线程    thread.IsBackground = true;    thread.Start(/*入口方法参数*/);

将IsBackground属性设置为false，此时只要主线程退出，这个辅助线程就会自行终止。

将IsBackground属性设置为true，线程就又会成为前台线程。