C # basis as much as threads: the main thread - foreground thread - background thread - multithreading - Task - Parallel - Thread Synchronization

A main thread, the thread foreground and background thread

   I believe a few years ago, everyone used the Thunder, to download the file is very convenient, more importantly, fast. Well, it's very fast, apparently at full speed when downloading pull slow response time of the system, that he take up a lot of system resources. Why is it so fast? Know yskin users on almost explains that "a download task comes in, the Thunder flat file into 10 parts, then open 10 threads each download. Then the main interface is a separate thread, and will not download the files and stuck. And the main thread under the thread can be controlled, such as a slow or even stop the download thread, the main thread can force it to turn off and restart another thread. "So many threads simultaneously, under normal circumstances, the download speed will be a qualitative improvement. 

   So, the question is, when I pause the download tasks, behind the 10 threads will turn off, but the interface thread shuts off when the 10 threads, and we are not aware , they are quiet in the background silent to turn off the sound . This 10 threads is what we call background thread . 

Now, we put the Thunder out of the software, then download all the tasks are turned off, the thread behind the download task will naturally turn off this thread Thunder software running what we call the main thread , it is a foreground thread . 

But when we re-find downloadable content on the page, the Thunder's resources and sniffer can detect these content, if you want to download prompt us to pay. It is not as out the front of the Thunder software and exit. 

   If you think that this example is not well understood, "C # Advanced Programming," also has a, when you use the word to edit the document, it will immediately provide spell checking, when you need to print a document, you can select the background printing, the printer is printing At the same time a document, you can continue to edit the current document. At the same time word document is closed, the print job can continue until they are printed, but the spelling checker task will not be executed. 

This is the main thread of some analogy, foreground thread and background thread. Here, we get to the conclusion. 

   When a program starts, there is a process by the operating system (OS) to create, at the same time also a thread running immediately, the thread is often called the program the main thread (Main Thread), because it is the beginning of the implementation of the program, If you need to create a thread, the child thread thread is the main thread is created, it is the foreground thread. 

   The new sub-thread can be a background thread or a foreground thread, foreground thread must all be executed, even if the main thread is closed off, then the process is still alive. Upon completion of the background thread is not performed if the foreground thread turned off, the background thread will be stopped, and does not throw an exception. That is, the foreground thread and the only difference is the background thread a background thread does not block the process terminates. Foreground thread can be modified to a background thread at any time.

 

Two .C # in the foreground and background thread thread

  In C #, Thread class is created by default foreground thread, the thread created by the thread pool (will be mentioned later) are background threads.

       1. Create a foreground and a background thread thread

Static void the Main. 1 (String [] args) 
 2 { 
 . 3 // current foreground thread is a main thread, and can not be modified as a background thread 
 . 4 Console.WriteLine (Thread.CurrentThread.IsBackground); 
 . 5 
 thread 6 // Thread created foreground thread 
 . 7 the thread the thread new new TH = (the delegate () {Console.WriteLine ( "A new new thread Start");}); 
 . 8 Console.WriteLine (th.IsBackground); 
 . 9 
10 // use the Task thread pool creation program, default background thread 
. 11 the Task Task the Task new new = (() => Console.WriteLine ( "Start Task A new new")); 
12 is 
13 is Console.Read (); 
14}

       Output:

   

      2. Modify the foreground thread is a background thread

 1 static void Main(string[] args)
 2 {
 3     //修改前台线程为后台线程
 4     Thread th = new Thread(delegate() { Console.WriteLine("start a new thread"); });
 5     Console.WriteLine(th.IsBackground);
 6     th.Start();
 7     th.IsBackground = true;
 8     Console.WriteLine(th.IsBackground);
 9 
10     Console.Read();
11 }

     Output

     

     In C #, you can modify the foreground thread is a background thread, which is determined by SelfAffectingThreading field HostProtectionAttribute attributes, if you can become a background thread, it is true.

    3. Close foreground thread to stop the process

the Main void static (String [] args) 
 { 
     // foreground thread blocked off the main thread of 
     the Thread the Thread new new TH = (the delegate () 
     { 
         the Thread.Sleep (6000); 
         Console.WriteLine ( "A new new Thread Start"); 

     } ); 
     th.Start (); 

     Console.WriteLine ( "End main Thread"); 
 }

     Output: here the main thread execution is completed immediately, not immediately closed, foreground thread wait for 6 seconds and then performs the output

     

     4. background thread does not stop the process of closing

Static void the Main. 1 (String [] args) 
 2 { 
 . 3 // background threads do not block off the main thread 
 . 4 the Thread the Thread new new TH = (the delegate () 
 . 5 { 
 . 6 the Thread.Sleep (6000); 
 . 7 Console.WriteLine ( "Start new new Thread A "); 
 . 8 
 . 9}); 
10 = th.IsBackground to true; 
. 11 th.Start (); 
12 is 
13 is Console.WriteLine (" End main Thread "); 
14}

    Results: ranging thread execution is completed, automatically exit after the main thread is finished.

 

 

 

Knowledge about the thread is actually many, such as multi-threaded programming, thread context, asynchronous programming, thread synchronization configuration, GUI of cross-thread access, etc., this is only from the perspective of common interview questions (also commonly used in the process of development) go in simple terms thread-related knowledge. If you want to learn the system of multi-threading, no shortcuts, and do not be lazy, or seek professional books better.

 

Third, the common interview questions:

1. Describe the difference between threads and processes?

2. Why GUI does not support cross-thread access control? General how to solve this problem?

3. Description of the difference between the foreground and background thread thread?

4. Talk about common lock, lock is what kind of lock?

Why 5. lock To lock a parameter, you can not lock a value type? This parameter What are the requirements?

6. multithreading and asynchronous What is the relationship and the difference?

7. The advantage of the thread pool What? What are inadequate?

8. Mutex and lock What's the difference? Which is generally used as a lock to use better?

9. The following code, call the method DeadLockTest (20), whether it will lead to a deadlock? And explain the reasons.

void DeadLockTest public (I int) 
{ 
    lock (the this) // static object or a variable lock 
    { 
        IF (I> 10) 
        { 
            Console.WriteLine (i--); 
            DeadLockTest (I); 
        } 
    } 
}

10. Singleton implements a singleton pattern in double locking subject.

11. What code outputs the following result? why? How to improve her?

int a = 0;
System.Threading.Tasks.Parallel.For(0, 100000, (i) =>
{
    a++; 
});
Console.Write(a);

  Four-thread basis

 Processes and threads

We run a exe, it is a process instance, the system has a number of processes. Each process has its own memory address space per process is equivalent to an independent boundary, has its own exclusive resources can not be shared code and data space between processes.

Each process has one or more threads, multiple threads can share your resources and processes in-process data, operating system thread is the basic unit of scheduling. Threads are scheduled by the operating system and performed the following basic state her FIG.

 Cost and schedule threads

当我们创建了一个线程后，线程里面到底有些什么东西呢？主要包括线程内核对象、线程环境块、1M大小的用户模式栈、内核模式栈。其中用户模式栈对于普通的系统线程那1M是预留的，在需要的时候才会分配，但是对于CLR线程，那1M是一开始就分类了内存空间的。

补充一句，CLR线程是直接对应于一个Windows线程的。

还记得以前学校里学习计算机课程里讲到，计算机的核心计算资源就是CPU核心和CPU寄存器，这也就是线程运行的主要战场。操作系统中那么多线程（一般都有上千个线程，大部分都处于休眠状态），对于单核CPU，一次只能有一个线程被调度执行，那么多线程怎么分配的呢？Windows系统采用时间轮询机制，CPU计算资源以时间片(大约30ms)的形式分配给执行线程。

计算鸡资源（CPU核心和CPU寄存器）一次只能调度一个线程，具体的调度流程：

• 把CPU寄存器内的数据保存到当前线程内部（线程上下文等地方），给下一个线程腾地方；
• 线程调度：在线程集合里取出一个需要执行的线程；
• 加载新线程的上下文数据到CPU寄存器；
• 新线程执行，享受她自己的CPU时间片（大约30ms），完了之后继续回到第一步，继续轮回；

上面线程调度的过程，就是一次线程切换，一次切换就涉及到线程上下文等数据的搬入搬出，性能开销是很大的。因此线程不可滥用，线程的创建和消费也是很昂贵的，这也是为什么建议尽量使用线程池的一个主要原因。

对于Thread的使用太简单了，这里就不重复了，总结一下线程的主要几点性能影响：

• 线程的创建、销毁都是很昂贵的；
• 线程上下文切换有极大的性能开销，当然假如需要调度的新线程与当前是同一线程的话，就不需要线程上下文切换了，效率要快很多；
• 这一点需要注意，GC执行回收时，首先要（安全的）挂起所有线程，遍历所有线程栈（根），GC回收后更新所有线程的根地址，再恢复线程调用，线程越多，GC要干的活就越多；

当然现在硬件的发展，CPU的核心越来越多，多线程技术可以极大提高应用程序的效率。但这也必须在合理利用多线程技术的前提下，了线程的基本原理，然后根据实际需求，还要注意相关资源环境，如磁盘IO、网络等情况综合考虑。

  五、多线程

单线程的使用这里就略过了，那太easy了。上面总结了线程的诸多不足，因此微软提供了可供多线程编程的各种技术，如线程池、任务、并行等等。

 线程池ThreadPool

线程池的使用是非常简单的，如下面的代码，把需要执行的代码提交到线程池，线程池内部会安排一个空闲的线程来执行你的代码，完全不用管理内部是如何进行线程调度的。

ThreadPool.QueueUserWorkItem(t => Console.WriteLine("Hello thread pool"));

每个CLR都有一个线程池，线程池在CLR内可以多个AppDomain共享，线程池是CLR内部管理的一个线程集合，初始是没有线程的，在需要的时候才会创建。线程池的主要结构图如下图所示，基本流程如下：

• 线程池内部维护一个请求列队，用于缓存用户请求需要执行的代码任务，就是ThreadPool.QueueUserWorkItem提交的请求；
• 有新任务后，线程池使用空闲线程或新线程来执行队列请求；
• 任务执行完后线程不会销毁，留着重复使用；
• 线程池自己负责维护线程的创建和销毁，当线程池中有大量闲置的线程时，线程池会自动结束一部分多余的线程来释放资源；

线程池是有一个容量的，因为他是一个池子嘛，可以设置线程池的最大活跃线程数，调用方法ThreadPool.SetMaxThreads可以设置相关参数。但很多编程实践里都不建议程序猿们自己去设置这些参数，其实微软为了提高线程池性能，做了大量的优化，线程池可以很智能的确定是否要创建或是消费线程，大多数情况都可以满足需求了。

线程池使得线程可以充分有效地被利用，减少了任务启动的延迟，也不用大量的去创建线程，避免了大量线程的创建和销毁对性能的极大影响。

上面了解了线程的基本原理和诸多优点后，如果你是一个爱思考的猿类，应该会很容易发现很多疑问，比如把任务添加到线程池队列后，怎么取消或挂起呢？如何知道她执行完了呢？下面来总结一下线程池的不足：

• 线程池内的线程不支持线程的挂起、取消等操作，如想要取消线程里的任务，.NET支持一种协作式方式取消，使用起来也不少很方便，而且有些场景并不满足需求；
• 线程内的任务没有返回值，也不知道何时执行完成；
• 不支持设置线程的优先级，还包括其他类似需要对线程有更多的控制的需求都不支持；

因此微软为我们提供了另外一个东西叫做Task来补充线程池的某些不足。

 任务Task与并行Parallel

任务Task与并行Parallel本质上内部都是使用的线程池，提供了更丰富的并行编程的方式。任务Task基于线程池，可支持返回值，支持比较强大的任务执行计划定制等功能，下面是一个简单的示例。Task提供了很多方法和属性，通过这些方法和属性能够对Task的执行进行控制，并且能够获得其状态信息。Task的创建和执行都是独立的，因此可以对关联操作的执行拥有完全的控制权。

//创建一个任务
Task<int> t1 = new Task<int>(n =>
{
    System.Threading.Thread.Sleep(1000);
    return (int)n;
}, 1000);
//定制一个延续任务计划
t1.ContinueWith(task =>
{
    Console.WriteLine("end" + t1.Result);
}, TaskContinuationOptions.AttachedToParent);
t1.Start();
//使用Task.Factory创建并启动一个任务
var t2 = System.Threading.Tasks.Task.Factory.StartNew(() =>
{
    Console.WriteLine("t1:" + t1.Status);
});
Task.WaitAll();
Console.WriteLine(t1.Result);

并行Parallel内部其实使用的是Task对象（TPL会在内部创建System.Threading.Tasks.Task的实例），所有并行任务完成后才会返回。少量短时间任务建议就不要使用并行Parallel了，并行Parallel本身也是有性能开销的，而且还要进行并行任务调度、创建调用方法的委托等等。

 GUI线程处理模型

这是很多开发C/S客户端应用程序会遇到的问题，GUI程序的界面控件不允许跨线程访问，如果在其他线程中访问了界面控件，运行时就会抛出一个异常，就像下面的图示，是不是很熟悉！这其中的罪魁祸首就是，就是“GUI的线程处理模型”。

.NET支持多种不同应用程序模型，大多数的线程都是可以做任何事情（他们可能没有引入线程模型），但GUI应用程序（主要是Winform、WPF）引入了一个特殊线程处理模型，UI控件元素只能由创建它的线程访问或修改，微软这样处理是为了保证UI控件的线程安全。

为什么在UI线程中执行一个耗时的计算操作，会导致UI假死呢？这个问题要追溯到Windows的消息机制了。

因为Windows是基于消息机制的，我们在UI上所有的键盘、鼠标操作都是以消息的形式发送给各个应用程序的。GUI线程内部就有一个消息队列，GUI线程不断的循环处理这些消息，并根据消息更新UI的呈现。如果这个时候，你让GUI线程去处理一个耗时的操作（比如花10秒去下载一个文件），那GUI线程就没办法处理消息队列了，UI界面就处于假死的状态。

那我们该怎么办呢？不难想到使用线程，那在线程里处理事件完成后，需要更新UI控件的状态，又该怎么办呢？常用几种方式：

① 使用GUI控件提供的方法，Winform是控件的Invoke方法，WPF中是控件的Dispatcher.Invoke方法

//1.Winform：Invoke方法和BeginInvoke
 this.label.Invoke(method, null); 

//2.WPF：Dispatcher.Invoke
 this.label.Dispatcher.Invoke(method, null);

② 使用.NET中提供的BackgroundWorker执行耗时计算操作，在其任务完成事件RunWorkerCompleted 中更新UI控件

using (BackgroundWorker bw = new BackgroundWorker())
{
    bw.RunWorkerCompleted += new RunWorkerCompletedEventHandler((ojb,arg) =>
    {
        this.label.Text = "anidng";
    });
    bw.RunWorkerAsync();
}

③ 看上去很高大上的方法：使用GUI线程处理模型的同步上下文来送封UI控件修改操作，这样可以不需要调用UI控件元素

.NET中提供一个用于同步上下文的类SynchronizationContext，利用它可以把应用程序模型链接到他的线程处理模型，其实它的本质还是调用的第一步①中的方法。

实现代码分为三步，第一步定义一个静态类，用于GUI线程的UI元素访问封装：

public static class GUIThreadHelper
{
    public static System.Threading.SynchronizationContext GUISyncContext
    {
        get { return _GUISyncContext; }
        set { _GUISyncContext = value; }
    }

    private static System.Threading.SynchronizationContext _GUISyncContext =
        System.Threading.SynchronizationContext.Current;

    /// <summary>
    /// 主要用于GUI线程的同步回调
    /// </summary>
    /// <param name="callback"></param>
    public static void SyncContextCallback(Action callback)
    {
        if (callback == null) return;
        if (GUISyncContext == null)
        {
            callback();
            return;
        }
        GUISyncContext.Post(result => callback(), null);
    }

    /// <summary>
    /// 支持APM异步编程模型的GUI线程的同步回调
    /// </summary>
    public static AsyncCallback SyncContextCallback(AsyncCallback callback)
    {
        if (callback == null) return callback;
        if (GUISyncContext == null) return callback;
        return asynresult => GUISyncContext.Post(result => callback(result as IAsyncResult), asynresult);
    }
}

第二步，在主窗口注册当前SynchronizationContext：

public partial class MainWindow : Window
    {
        public MainWindow()
        {
            InitializeComponent();
            CLRTest.ConsoleTest.GUIThreadHelper.GUISyncContext = System.Threading.SynchronizationContext.Current;
        }

第三步，就是使用了，可以在任何地方使用

GUIThreadHelper.SyncContextCallback(() =>
{
    this.txtMessage.Text = res.ToString();
    this.btnTest.Content = "DoTest";
    this.btnTest.IsEnabled = true;
});

 

  线程同步构造

多线程编程中很常用、也很重要的一点就是线程同步问题，掌握线程同步对临界资源正确使用、线程性能有至关重要的作用！基本思路是很简单的，就是加锁嘛，在临界资源的门口加一把锁，来控制多个线程对临界资源的访问。但在实际开发中，根据资源类型不同、线程访问方式的不同，有多种锁的方式或控制机制（基元用户模式构造和基元内核模式构造）。.NET提供了两种线程同步的构造模式，需要理解其基本原理和使用方式。

基元线程同步构造分为：基元用户模式构造和基元内核模式构造，两种同步构造方式各有优缺点，而混合构造（如lock）就是综合两种构造模式的优点。

 用户模式构造

基元用户模式比基元内核模式速度要快，她使用特殊的cpu指令来协调线程，在硬件中发生，速度很快。但也因此Windows操作系统永远检测不到一个线程在一个用户模式构造上阻塞了。举个例子来模拟一下用户模式构造的同步方式：

• 线程1请求了临界资源，并在资源门口使用了用户模式构造的锁；
• 线程2请求临界资源时，发现有锁，因此就在门口等待，并不停的去询问资源是否可用；
• 线程1如果使用资源时间较长，则线程2会一直运行，并且占用CPU时间。占用CPU干什么呢？她会不停的轮询锁的状态，直到资源可用，这就是所谓的活锁；

缺点有没有发现？线程2会一直使用CPU时间（假如当前系统只有这两个线程在运行），也就意味着不仅浪费了CPU时间，而且还会有频繁的线程上下文切换，对性能影响是很严重的。

当然她的优点是效率高，适合哪种对资源占用时间很短的线程同步。.NET中为我们提供了两种原子性操作，利用原子操作可以实现一些简单的用户模式锁（如自旋锁）。

System.Threading.Interlocked：易失构造，它在包含一个简单数据类型的变量上执行原子性的读或写操作。

Thread.VolatileRead 和 Thread.VolatileWrite：互锁构造，它在包含一个简单数据类型的变量上执行原子性的读和写操作。

以上两种原子性操作的具体内涵这里就细说了（有兴趣可以去研究文末给出的参考书籍或资料），针对题目11，来看一下题目代码：

int a = 0;
System.Threading.Tasks.Parallel.For(0, 100000, (i) =>
{
    a++; 
});
Console.Write(a);

上面代码是通过并行（多线程）来更新共享变量a的值，结果肯定是小于等于100000的，具体多少是不稳定的。解决方法，可以使用我们常用的Lock，还有更有效的就是使用System.Threading.Interlocked提供的原子性操作，保证对a的值操作每一次都是原子性的：

System.Threading.Interlocked.Add(ref a, 1);//正确

下面的图是一个简单的性能验证测试，分别使用Interlocked、不用锁、使用lock锁三种方式来测试。不用锁的结果是95，这答案肯定不是你想要的，另外两种结果都是对的，性能差别却很大。

为了模拟耗时操作，对代码稍作了修改，如下，所有的循环里面加了代码Thread.Sleep(20);。如果没有Thread.Sleep(20);他们的执行时间是差不多的。

System.Threading.Tasks.Parallel.For(0, 100, (i) =>
{
    lock (_obj)
    {
        a++; //不正确
        Thread.Sleep(20);
    }
});

 内核模式构造

这是针对用户模式的一个补充，先模拟一个内核模式构造的同步流程来理解她的工作方式：

• 线程1请求了临界资源，并在资源门口使用了内核模式构造的锁；
• 线程2请求临界资源时，发现有锁，就会被系统要求睡眠（阻塞），线程2就不会被执行了，也就不会浪费CPU和线程上下文切换了；
• 等待线程1使用完资源后，解锁后会发送一个通知，然后操作系统会把线程2唤醒。假如有多个线程在临界资源门口等待，则会挑选一个唤醒；

看上去是不是非常棒！彻底解决了用户模式构造的缺点，但内核模式也有缺点的：将线程从用户模式切换到内核模式（或相反）导致巨大性能损失。调用线程将从托管代码转换为内核代码，再转回来，会浪费大量CPU时间，同时还伴随着线程上下文切换，因此尽量不要让线程从用户模式转到内核模式。

她的优点就是阻塞线程，不浪费CPU时间，适合那种需要长时间占用资源的线程同步。

内核模式构造的主要有两种方式，以及基于这两种方式的常见的锁：

• 基于事件：如AutoResetEvent、ManualResetEvent
• 基于信号量：如Semaphore

 混合线程同步

既然内核模式和用户模式都有优缺点，混合构造就是把两者结合，充分利用两者的优点，把性能损失降到最低。大概的思路很好理解，就是如果是在没有资源竞争，或线程使用资源的时间很短，就是用用户模式构造同步，否则就升级到内核模式构造同步，其中最典型的代表就是Lock了。

常用的混合锁还不少呢！如SemaphoreSlim、ManualResetEventSlim、Monitor、ReadWriteLockSlim，这些锁各有特点和锁使用的场景。这里主要就使用最多的lock来详细了解下。

lock的本质就是使用的Monitor，lock只是一种简化的语法形式，实质的语法形式如下：

bool lockTaken = false;
try
{
    Monitor.Enter(obj, ref lockTaken);
    //...
}
finally
{
    if (lockTaken) Monitor.Exit(obj);
}

那lock或Monitor需要锁定的那个对象是什么呢？注意这个对象才是锁的关键，在此之前，需要先回顾一下引用对象的同步索引块（AsynBlockIndex），这是前面文章中提到过的引用对象的标准配置之一（还有一个是类型对象指针TypeHandle），它的作用就在这里了。

同步索引块是.NET中解决对象同步问题的基本机制，该机制为每个堆内的对象（即引用类型对象实例）分配一个同步索引，她其实是一个地址指针，初始值为-1不指向任何地址。

• 创建一个锁对象Object obj，obj的同步索引块（地址）为-1，不指向任何地址；
• Monitor.Enter（obj），创建或使用一个空闲的同步索引块（如下图中的同步块1），（图片来源），这个才是真正的同步索引块，其内部结构就是一个混合锁的结构，包含线程ID、递归计数、等待线程统计、内核对象等，类似一个混合锁AnotherHybridLock。obj对象（同步索引块AsynBlockIndex）指向该同步块1；
• Exit时，重置为-1，那个同步索引块1可以被重复利用；

因此，锁对象要求必须为一个引用对象（在堆上）。

六、 多线程使用及线程同步总结

首先还是尽量避免线程同步，不管使用什么方式都有不小的性能损失。一般情况下，大多使用Lock，这个锁是比较综合的，适应大部分场景。在性能要求高的地方，或者根据不同的使用场景，可以选择更符合要求的锁。

在使用Lock时，关键点就是锁对象了，需要注意以下几个方面：

• 这个对象肯定要是引用类型，值类型可不可呢？值类型可以装箱啊！你觉得可不可以？但也不要用值类型，因为值类型多次装箱后的对象是不同的，会导致无法锁定；
• 不要锁定this，尽量使用一个没有意义的Object对象来锁；
• 不要锁定一个类型对象，因类型对象是全局的；
• 不要锁定一个字符串，因为字符串可能被驻留，不同字符对象可能指向同一个字符串；
• 不要使用[System.Runtime.CompilerServices.MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]，这个可以使用在方法上面，保证方法同一时刻只能被一个线程调用。她实质上是使用lock的，如果是实例方法，会锁定this，如果是静态方法，则会锁定类型对象；

 

  题目答案解析:

1. 描述线程与进程的区别？

• 一个应用程序实例是一个进程，一个进程内包含一个或多个线程，线程是进程的一部分；
• 进程之间是相互独立的，他们有各自的私有内存空间和资源，进程内的线程可以共享其所属进程的所有资源；

2. 为什么GUI不支持跨线程访问控件？一般如何解决这个问题？

因为GUI应用程序引入了一个特殊的线程处理模型，为了保证UI控件的线程安全，这个线程处理模型不允许其他子线程跨线程访问UI元素。解决方法还是比较多的，如：

• 利用UI控件提供的方法，Winform是控件的Invoke方法，WPF中是控件的Dispatcher.Invoke方法；
• 使用BackgroundWorker；
• 使用GUI线程处理模型的同步上下文SynchronizationContext来提交UI更新操作

上面几个方式在文中已详细给出。

3. 简述后台线程和前台线程的区别？

应用程序必须运行完所有的前台线程才可以退出，或者主动结束前台线程，不管后台线程是否还在运行，应用程序都会结束；而对于后台线程，应用程序则可以不考虑其是否已经运行完毕而直接退出，所有的后台线程在应用程序退出时都会自动结束。

通过将 Thread.IsBackground 设置为 true，就可以将线程指定为后台线程，主线程就是一个前台线程。

4. 说说常用的锁，lock是一种什么样的锁？

常用的如如SemaphoreSlim、ManualResetEventSlim、Monitor、ReadWriteLockSlim，lock是一个混合锁，其实质是Monitor['mɒnɪtə]。

5. lock为什么要锁定一个参数，可不可锁定一个值类型？这个参数有什么要求？

lock的锁对象要求为一个引用类型。她可以锁定值类型，但值类型会被装箱，每次装箱后的对象都不一样，会导致锁定无效。

对于lock锁，锁定的这个对象参数才是关键，这个参数的同步索引块指针会指向一个真正的锁（同步块），这个锁（同步块）会被复用。

6. 多线程和异步有什么关系和区别？

多线程是实现异步的主要方式之一，异步并不等同于多线程。实现异步的方式还有很多，比如利用硬件的特性、使用进程或纤程等。在.NET中就有很多的异步编程支持，比如很多地方都有Begin***、End***的方法，就是一种异步编程支持，她内部有些是利用多线程，有些是利用硬件的特性来实现的异步编程。

7. 线程池的优点有哪些？又有哪些不足？

优点：减小线程创建和销毁的开销，可以复用线程；也从而减少了线程上下文切换的性能损失；在GC回收时，较少的线程更有利于GC的回收效率。

缺点：线程池无法对一个线程有更多的精确的控制，如了解其运行状态等；不能设置线程的优先级；加入到线程池的任务（方法）不能有返回值；对于需要长期运行的任务就不适合线程池。

8. Mutex和lock有何不同？一般用哪一个作为锁使用更好？

Mutex是一个基于内核模式的互斥锁，支持锁的递归调用，而Lock是一个混合锁，一般建议使用Lock更好，因为lock的性能更好。

9. 下面的代码，调用方法DeadLockTest（20），是否会引起死锁？并说明理由。

public void DeadLockTest(int i)
{
    lock (this)   //或者lock一个静态object变量
    {
        if (i > 10)
        {
            Console.WriteLine(i--);
            DeadLockTest(i);
        }
    }
}

不会的，因为lock是一个混合锁，支持锁的递归调用，如果你使用一个ManualResetEvent或AutoResetEvent可能就会发生死锁。

10. 用双检锁实现一个单例模式Singleton。

    public static class Singleton<T> where T : class,new()
    {
        private static T _Instance;
        private static object _lockObj = new object();

        /// <summary>
        /// 获取单例对象的实例
        /// </summary>
        public static T GetInstance()
        {
            if (_Instance != null) return _Instance;
            lock (_lockObj)
            {
                if (_Instance == null)
                {
                    var temp = Activator.CreateInstance<T>();
                    System.Threading.Interlocked.Exchange(ref _Instance, temp);
                }
            }
            return _Instance;
        }
    }

11. What code outputs the following result? why? How to improve her?

int a = 0;
System.Threading.Tasks.Parallel.For(0, 100000, (i) =>
{
    a++; 
});
Console.Write(a);

Unstable output, 100,000 or less. Because multi-threaded access, do not use lock mechanism will lead to lost updates. Specific reasons and modifications have been described in detail given.