一、进程简单来说，进程是对资源的抽象，是资源的容器，在传统操作系统中，进程是资源分配的基本单位，而且是执行的基本单位，进程支持并发执行，因为每个进程有独立的数据，独立的堆栈空间。一个程序想要并...

一、进程

简单来说，进程是对资源的抽象，是资源的容器，在传统操作系统中，进程是资源分配的基本单位，而且是执行的基本单位，进程支持并发执行，因为每个进程有独立的数据，独立的堆栈空间。一个程序想要并发执行，开多个进程即可。

Q1：在单核下，进程之间如何同时执行？

首先要区分两个概念——并发和并行

并发：并发是指在一段微小的时间段中，有多个程序代码段被CPU执行，宏观上表现出来就是多个程序能”同时“执行。
并行：并行是指在一个时间点，有多个程序段代码被CPU执行，它才是真正的同时执行。

所以应该说进程之间是并发执行。对于CPU来讲，它不知道进程的存在，CPU主要与寄存器打交道。有一些常用的寄存器，如程序计数器寄存器，这个寄存器存储了将要执行的指令的地址，这个寄存器的地址指向哪，CPU就去哪。还有一些堆栈寄存器和通用寄存器等等等，总之，这些数据构成了一个程序的执行环境，这个执行环境就叫做”上下文（Context）“，进程之间切换本质就是保存这些数据到内存，术语叫做”保存现场“，然后恢复某个进程的执行环境，也即是”恢复现场“，整个过程术语叫做“上下文切换”，具体点就是进程上下文切换，这就是进程之间能并发执行的本质——频繁的切换进程上下文。这个功能是由操作系统提供的，是内核态的，对应用软件开发人员透明。

二、线程

进程虽然支持并发，但是对并发不是很友好，不友好是指每开启一个进程，都要重新分配一部分资源，而线程相对进程来说，创建线程的代价比创建进程要小，所以引入线程能更好的提高并发性。在现代操作系统中，进程变成了资源分配的基本单位，而线程变成了执行的基本单位，每个线程都有独立的堆栈空间，同一个进程的所有线程共享代码段和地址空间等共享资源。相应的上下文切换从进程上下文切换变成了线程上下文切换。

三、为什么要引入进程和线程

提高CPU利用率，在早期的单道批处理系统中，如果执行中的代码需要依赖与外部条件，将会导致CPU空闲，例如文件读取，等待键盘信号输入，这将浪费大量的CPU时间。引入多进程和线程可以解决CPU利用率低这个问题。
隔离程序之间的数据（每个进程都有单独的地址空间），保证系统运行的稳定性。
提高系统的响应性和交互能力。

四、在C#中创建托管线程

1. Thread类

在.NET中，托管线程分为：

前台线程
后台线程

一个.Net程序中，至少要有一个前台线程，所有前台线程结束了，所有的后台线程将会被公共语言运行时（CLR）强制销毁，程序执行结束。

如下将在控制台程序中创建一个后台线程

 1 static void Main(string[] args)
 2 {
 3      var t = new Thread(() =>
 4      {
 5          Thread.Sleep(1000);
 6          Console.WriteLine("执行完毕");
 7      });
 8     t.IsBackground = true;
 9      t.Start();
10 }

View Code

主线程（默认是前台线程）执行完毕，程序直接退出。

但IsBackground 属性改为false时，控制台会打印“执行完毕”。

2. 有什么问题

直接使用Thread类来进行多线程编程浪费资源（服务器端更加明显）且不方便，举个子。

假如我写一个Web服务器程序，每个请求创建一个线程，那么每一次我都要new一个Thread对象，然后传入处理HttpRequest的委托，处理完之后，线程将会被销毁，这将会导致浪费大量CPU时间和内存，在早期CPU性能不行和内存资源珍贵的情况下这个缺点会被放大，在现在这个缺点不是很明显，原因是硬件上来了。

不方便体现在哪呢？

无法直接获取另一个线程内未被捕捉的异常
无法直接获取线程函数的返回值

 1 public static void ThrowException()
 2 {
 3      throw new Exception("发生异常");
 4 }
 5 static void Main(string[] args)
 6 {
 7      var t = new Thread(() =>
 8      {
 9          Thread.Sleep(1000);
10          ThrowException();
11      });
12     t.IsBackground = false;
13      try
14      {
15          t.Start();
16      }
17      catch(Exception e)
18      {
19          Console.WriteLine(e.Message);
20      }
21 }

View Code

上述代码将会导致程序奔溃，如下图。

要想获取返回值和可以从主线程捕捉线程函数内未捕捉的异常，我们可以这么做。

新建一个MyTask.cs文件，内容如下

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 namespace ConsoleApp1
 4 {
 5      public class MyTask
 6      {
 7          private Thread _thread;
 8          private Action _action;
 9          private Exception _innerException;
10         public MyTask()
11          {
12         }
13          public MyTask(Action action)
14          {
15              _action = action;
16          }
17          protected virtual void Excute()
18          {
19              try
20              {
21                  _action();
22              }
23              catch(Exception e)
24              {
25                  _innerException = e;
26              }
27       
28          }
29          public void Start()
30          {
31              if (_thread != null) throw new InvalidOperationException("任务已经开始");
32              _thread = new Thread(() => Excute());
33              _thread.Start();
34          }
35          public void Start(Action action)
36          {
37              _action = action;
38              if (_thread != null) throw new InvalidOperationException("任务已经开始");
39              _thread = new Thread(() => Excute());
40              _thread.Start();
41          }
42         public void Wait()
43          {
44              _thread.Join();
45              if (_innerException != null) throw _innerException;
46          }
47      }
48     public class MyTask<T> : MyTask
49      {
50          private Func<T> _func { get; }
51          private T _result;
52          public T Result {
53              
54              private set => _result = value;
55              get 
56              {
57                  base.Wait();
58                  return _result;
59              }
60          }
61          public MyTask(Func<T> func)
62          {
63              _func = func;
64          }
65         public new void Start() 
66          {
67              base.Start(() =>
68              {
69                  Result = _func();
70              });
71          }
72     }
73 }

View Code

简单的包装了一下（不要在意细节），我们便可以实现我们想要的效果。

测试代码如下

 1 public static void ThrowException()
 2 {
 3      throw new Exception("发生异常");
 4 }
 5 public static void Test3()
 6 {
 7      MyTask<string> myTask = new MyTask<string>(() =>
 8      {
 9          Thread.Sleep(1000);
10          return "执行完毕";
11      });
12     myTask.Start();
13     try
14      {
15          Console.WriteLine(myTask.Result);
16      }
17      catch (Exception e)
18      {
19          Console.WriteLine(e.Message);
20      }
21 }
22 public static void Test2()
23 {
24      MyTask<string> myTask = new MyTask<string>(() =>
25      {
26          Thread.Sleep(1000);
27          ThrowException();
28          return "执行完毕";
29      });
30     myTask.Start();
31     try
32      {
33          Console.WriteLine(myTask.Result);
34      }
35      catch(Exception e)
36      {
37          Console.WriteLine(e.Message);
38      }
39 }
40 public static void Test1()
41 {
42      MyTask myTask = new MyTask(() =>
43      {
44          Thread.Sleep(1000);
45          ThrowException();
46      });
47      myTask.Start();
48     try
49      {
50          myTask.Wait();
51      }
52      catch (Exception e)
53      {
54          Console.WriteLine(e.Message);
55      }
56 }
57 static void Main(string[] args)
58 {
59      Test1();
60      Test2();
61      Test3();
62 }