Процессы, домены, потоки в C#

Потоки

Процесс, и домены внутри процесса, создают для исполняемого приложения комфортную среду обитания. Они изолируют код и данные от других исполняемых программ и предоставляют им необходимые сервисы. Но Windows является многозадачной операционной системой и должна выполнять все загруженные в нее задачи. Поэтому, имея в наличии только один процессор, она вынуждена эмулировать многозадачность выделением каждой задаче небольшого кванта времени, создавая иллюзию их одновременного выполнения. Такое поведение вполне приемлемо, потому что многие процессы представляют диалоговые приложения и в большинстве случаев находятся в состоянии простоя, ожидая ( idle ) действий пользователя.

Не все части процесса, ожидающего действий пользователя, могут простаивать одновременно. Некоторые части исполняемого приложения должны продолжать взаимодействовать с пользователем, ожидая его указаний, а другие в это время - исполнять уже полученные указания. Для реализации такого подхода код процесса разбивают на несколько завершенных частей, способных выполняться самостоятельно, и эти части называются потоками ( thread ). Таким образом, поток, это часть кода процесса, который способен реально выполняться процессором в данный момент.

Поток есть ничто иное, как контейнер для контролируемого исполнения какой-то функции. Когда функции выполняются только в одном потоке, работой каждой из них можно управлять только изнутри. Другое дело, когда функция выполняется в отдельном потоке-контейнере. В этом случае работой функции мы можем управлять из создавшего поток внешнего кода. Например, мы можем приостановить выполнение функции, назначить ей приоритет по отношению к функциям других потоков, перевести в фоновый режим работы или вообще прервать ее выполнение.

Процесс по отношению к потокам является контейнером, предоставляет им закрытое адресное пространство и следит за соблюдением политики операционной системы. Но реальный код приложения исполняют потоки. Все они имеют доступ к общей памяти приложения, выделенной им процессом. Но каждый из потоков имеет еще и свою локальную память TLS ( Thread Local Storage ), к которой имеет доступ только он сам.

Различают управляемые и неуправляемые потоки. Управляемые потоки создаются и действуют под контролем среды CRL, а неуправляемые - под контролем самой операционной системы. Любой поток, управляемый или неуправляемый, представлен экземпляром класса System.Threading.Thread.Оперируя сервисами этого класса мы можем контролировать работу потоков. Ниже приведены некоторые из этих сервисов.

Помещение в поток одной функции

Для любого приложения, запущенного на исполнение и загруженного в процесс, автоматически создается хотя бы один поток, который называется основным. Далее сама программа может создавать для отдельных своих частей дополнительные потоки и управлять ими. Этими частями являются методы, содержащие исполнимый код. Рассмотрим создание дополнительного потока и помещения в него одной функции на примере.

using System;
using System.Threading;
    
namespace Test
{
    class MyClass
    {
        // Закрытые поля с маркерами потоков
        int markerBaseThread, markerNewThread;
    
        // Открытые поля с идентификаторами доменов
        public int domainBaseThread, domainNewThread;
    
        // Свойства доступа закрытых полей (только для чтения)
        public int MarkerBaseThread
        {
            get { return markerBaseThread; }
        }
        public int MarkerNewThread
        {
            get { return markerNewThread; }
        }
    
        // Конструктор исполняется в основном потоке
        public MyClass()
        {
            // Извлечем маркер текущего потока
            markerBaseThread = Thread.CurrentThread.GetHashCode();
    
            // Извлекаем идентификатор домена
            domainBaseThread = Thread.GetDomainID();
    
            // Создаем специальный делегат со ссылкой на функцию
            // Создаем новый поток и присоединяем к нему исполняемый код
            // Запускаем код функции в новом потоке из текущего потока
            ThreadStart del = new ThreadStart(Func);    // Объект-делегат
            Thread th = new Thread(del);                // Новый поток
            th.Start();                                 // Выполнить функцию
        }
    
        // Метод будет исполняться в дополнительном потоке
        private void Func()
        {
            // Извлекаем маркер текущего потока
            markerNewThread = Thread.CurrentThread.GetHashCode();
    
            // Извлекаем идентификатор домена
            domainNewThread = Thread.GetDomainID();
        }
    }
    
    // Класс с точкой входа
    class Program
    {
        // Исполняется в основном потоке
        static void Main()
        {
            // Настройка консоли
            Console.Title = "Выполнение кода в 
		дополнительном потоке";
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.White;
            Console.CursorVisible = false;
            Console.WindowWidth = 57;
            Console.WindowHeight = 4;
    
            MyClass obj = new MyClass();// Исполняем
    
            // Показываем маркеры
            Console.WriteLine("Поток выполнения 
		конструктора MyClass(): {0} (в домене {1})",
                obj.MarkerBaseThread, obj.domainBaseThread);
            Console.WriteLine("Поток выполнения метода 
		Func(): {0} (в домене {1})",
                obj.MarkerNewThread, obj.domainNewThread);
            Console.WriteLine("Поток выполнения метода 
		Main(): {0} (в домене {1})",
                Thread.CurrentThread.GetHashCode(), Thread.GetDomainID());
    
            Console.ReadLine(); // Ждем нажатия клавиши Enter
        }
    }
}

Результат показывает, что в одном домене выполняются два разных потока.