C#&.NET Core Winform程序中使用Parallel动态开启多个线程及取消多线程详细教程

概述

在计算机编程中，多线程技术可以同时执行多个线程，这可以在提高应用程序性能的同时，让应用程序具备更好的响应性。在C# Winform编程中，Parallel类提供了方便的方法来实现多线程编程，可以帮助程序员快速、简便地实现多线程应用程序。在本篇文章中，我们将讲解如何使用 Parallel类实现多线程，并探讨如何取消多线程、如何处理多线程的并发等问题。

在C#编程中，多线程编程是非常重要的技术，它可以大大提高应用程序的性能。在传统的单线程编程中，每个任务都必须等待前一个任务完成后才能进行，而多线程编程可以让多个任务同时进行，从而大大提高了应用程序的执行效率。

但是，在多线程编程中也有一些缺点。多个线程之间的同步问题、线程安全问题、死锁问题等都可能会影响应用程序的执行效率。因此，在使用多线程编程时，程序员需要特别注意这些问题。

在C# Winform编程中，Parallel类提供了一些非常方便的方法来实现多线程编程，可以帮助程序员快速、简便地实现多线程应用程序。下面我们将详细介绍 Parallel类的相关内容。

Parallel类概述

Parallel类是.NET Framework 4.0引入的一个类，它提供了一组方法，用于简化多线程编程。Parallel类中的方法可以自动将任务分配给多个线程，以实现并行执行。Parallel类可以与线程池一起工作，这使得线程的创建和销毁变得更加高效。

Parallel类中的方法可以分为以下几类：

For和ForEach：这两个方法用于迭代一个集合，并将集合中的元素分配给多个线程处理。
Invoke和InvokeAll：这两个方法用于调用多个方法，每个方法可以在不同的线程中执行。
While和Do：这两个方法用于实现循环操作，并将循环体分配给多个线程执行。

在本文中，我们将重点介绍Parallel类中的For和ForEach方法。

Parallel.For介绍

Parallel.For是Parallel类中一个非常有用的方法，用于实现并行执行for循环。使用Parallel.For方法可以方便地将一个for循环分解成多个线程，每个线程分别执行一部分循环体，从而提高程序的执行效率。使用Parallel.For方法非常简单，只需要传入循环的起始值、结束值和一个委托即可。

在Parallel.For方法中，委托i将会在多个线程中并行执行。i是当前循环的索引值，可以用来访问数组或列表等数据结构。在Parallel.For方法中，还可以设置ParallelOptions对象来控制并行执行的参数。例如，可以设置最大线程数量、循环分块大小等。

下面是一个简单的Parallel.For方法的示例：

在上面的示例代码中，我们首先初始化了一个包含1000个元素的数组，然后使用Parallel.For方法并行计算数组中每个元素的平方值。最后，我们将结果输出到控制台中。

Parallel.For的完整使用示例

下面是一个更复杂的Parallel.For方法的示例，该示例演示了如何使用Parallel.For方法计算矩阵乘法。在这个示例中，我们将使用Parallel.For方法分别计算两个矩阵相乘的结果。

在上面的示例代码中，我们首先初始化了两个包含4 × 4个元素的矩阵matrix1和matrix2，然后使用Parallel.For方法并行计算矩阵乘法。在计算过程中，我们使用了一个嵌套的for循环，其中第一个for循环用于遍历矩阵的行，第二个for循环用于遍历矩阵的列，第三个for循环用于计算每个元素的值。最后，我们将结果矩阵输出到控制台中。

Parallel.ForEach介绍

除了Parallel.For方法之外，还有一个类似的方法叫做Parallel.ForEach。与Parallel.For方法类似，Parallel.ForEach方法也可以用于并行执行循环。但是，与Parallel.For方法不同的是，Parallel.ForEach方法可以用于并行处理任意类型的集合，例如List、Array和IEnumerable等。

下面是Parallel.ForEach方法的语法：

其中，source参数表示要并行处理的集合，body参数表示要执行的操作。与Parallel.For方法一样，Parallel.ForEach方法也可以设置 ParallelOptions对象来控制并行执行的参数。例如，可以设置最大线程数量、循环分块大小等。

Parallel.ForEach的完整使用示例

下面是一个Parallel.ForEach方法的示例，该示例演示了如何使用Parallel.ForEach方法计算一个数组中每个元素的平方值。

在上面的示例代码中，我们首先使用List<int>类型创建了一个包含1000个元素的数组nums，然后使用Parallel.ForEach方法并行计算数组中每个元素的平方值。在计算过程中，我们使用了一个匿名方法来计算每个元素的平方值。最后，我们将计算结果输出到控制台中。

设置最多的线程数

在 Parallel类中，我们可以使用ParallelOptions类来控制并行执行的参数。例如，可以设置最大线程数量、循环分块大小等。

下面是一个示例代码，该代码演示了如何设置最大线程数量和循环分块大小：

在上面的示例代码中，我们首先初始化了一个包含1000个元素的整数数组nums，然后创建了一个ParallelOptions对象 options，设置最大线程数量为4。最后，我们使用Parallel.ForEach方法并行计算数组中每个元素的平方值，同时使用options参数来指定并行执行的参数。

如何取消多线程

在 Parallel类中，我们可以使用CancellationTokenSource类来取消并行执行的操作。CancellationTokenSource类包含一个CancellationToken对象，用于在执行过程中取消操作。

下面是一个示例代码，该代码演示了如何使用CancellationTokenSource类来取消并行执行的操作：

在上面的示例代码中，我们首先初始化了一个包含1000000个元素的整数数组nums，然后创建了一个CancellationTokenSource对象cts，用于取消并行执行的操作。接着，我们使用ParallelOptions对象options，将CancellationToken属性设置为cts.Token，以便能够取消并行执行的操作。

在使用Parallel.ForEach方法计算数组中每个元素的平方值时，我们在操作中添加了一些逻辑。如果计算结果超过10000000，我们将调用state.Stop()方法来停止当前线程的执行，并调用cts.Cancel()方法来取消并行操作。最后，在try-catch语句块中捕获OperationCanceledException异常，以便处理取消操作。

如何处理多线程的并发

并发是指多个线程或进程同时执行操作的情况。在多线程环境中，如果不处理并发，就会出现一些问题，例如线程安全问题、死锁问题等。为了处理并发，我们可以使用锁、互斥体、信号量等机制。

在C #Winform程序中，我们可以使用Monitor类来处理并发。Monitor类提供了一些方法，例如Enter、Exit、TryEnter等，用于管理线程之间的同步。

下面是一个示例代码，该代码演示了如何使用 Monitor 类来处理并发：

在上面的示例代码中，我们定义了一个静态变量count，用于计算并行执行操作的次数。我们还创建了一个object对象lockObject，用于锁定共享资源。

在Parallel.For方法中，我们使用了一个bool类型的acquiredLock变量来记录当前线程是否已经获取到锁。如果当前线程已经获取到锁，就使用Monitor.Exit方法来释放锁。如果没有获取到锁，就不需要释放锁。

最后，在Main方法中，我们输出了count变量的值，以便查看并行执行的次数。

总结

在本文中，我们了解了C#Winform 程序中如何使用 Parallel动态开启多个线程，并提供了详细的示例代码。Parallel类是 .NET Framework 中用于实现并行计算的重要类之一，它可以自动地将任务分割成若干个子任务，并将子任务分配给不同的线程，从而提高程序的执行效率。在实际的应用中，Parallel类可以大大缩短计算时间，提高程序的性能，特别是在需要处理大量数据或者耗时的计算任务时。

在本文中，我们首先介绍了Parallel类的概述，包括它的基本概念、使用方法和常用的方法，例如Parallel.For和Parallel.ForEach方法。我们还演示了如何使用Parallel.For和Parallel.ForEach方法来并行计算数组、集合和列表等数据结构，并提供了完整的示例代码。在示例代码中，我们还演示了如何设置最大的线程数，如何取消多线程以及如何处理多线程的并发问题，这些都是实际应用中非常重要的问题。

通过本文的介绍，我们可以看到Parallel类具有很多优点，例如它可以自动地将任务分配给不同的线程，提高计算效率；它可以在不同的线程之间自动分配任务，避免了手动管理线程带来的繁琐和错误；它还可以提供一些实用的方法，例如Parallel.For和 Parallel.ForEach，使得并行计算更加简单和方便。

当然，Parallel类也存在一些缺点。例如，它可能会增加系统的负担，导致系统的性能下降；它还可能会引起线程之间的竞争和冲突，导致程序出现异常。因此，在使用Parallel类时，我们需要根据实际情况来选择合适的并行计算方法，避免出现不必要的问题。

我们再次强调了Parallel类的重要性，并提供了一些使用Parallel类的最佳实践，例如避免使用锁定机制、尽可能避免使用共享资源、使用线程安全的集合和数组等。这些最佳实践可以帮助我们更好地使用Parallel类，并避免一些常见的错误和问题。

总的来说，Parallel类是 .NET Framework 中非常重要的一个类，它可以大大提高程序的运行效率，同时也存在一些缺点和挑战。因此，在使用Parallel类时，我们需要根据实际情况来选择合适的并行计算方法，并遵循一些最佳实践，以保证程序的正确性和性能。