1.1 进程和线程的概念
进程是对一段静态指令序列（程序）的动态执行过程，是系统进行资源分配和调度的一个基本单位。与进程相关的信息包括进程的用户标志、正在执行的已经编译好的程序、进程程序和数据在存储器中的位置，等等。进程是程序文件的内存实例。Windows是一个多任务的系统，如果使用的是Windows2000及其以上版本，则可以通过任务管理器查看当前系统运行的程序和进程，如图1-1所示。当一个程序开始运行时，它就是一个进程，进程所指的是运行中的程序使用到的内存和系统资源。通俗点说，就是指运行中的程序，程序是“死”的，一旦运行进入内存，就“活”了，即程序的内存实例——进程。
图1-1 Windows系统的进程
同一进程又可以划分为若干个独立的执行流，我们称之为线程。线程是CPU调度和分配的基本单位。线程是程序中的一个执行流，每个线程都有自己的专有寄存器（栈指针、程序计数器等），但代码区是共享的，即不同的线程可以执行同样的函数。多线程是指程序中包含多个执行流，即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务，也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。在Windows环境下，用户可以同时运行多个应用程序，每个执行的应用程序就是一个进程。例如，浏览器就是一个很好的多线程的例子，在浏览器中用户可以在下载Java应用程序或图像的同时滚动页面，在访问新页面时，播放动画和声音，打印文件等。同时打开两个QQ时，每个运行的QQ就是一个进程；而用一个QQ和多个人聊天时，每个聊天窗口就是一个线程。
进程和线程概念的提出，对提高软件的并行性有着重要的意义。并行性的主要特点就是并发处理。当然，对一个单处理器的计算机系统来说，单个CPU在任何时刻只能执行一个线程。在一个单处理器系统中，操作系统可以通过分时处理来获得并发，在这种情况下，系统为每个线程分配一个CPU时间片，每个线程只有在分配的时间片内才拥有对CPU的控制权，其他时间都在等待。即同一时间只有一个线程在运行。由于系统为每个线程划分的时间片很小（20毫秒左右），所以在用户看来，好像是多个线程在同时运行。实际上，一个线程执行了一个时间单元后，另外一个线程接着执行下一个时间单元，如此反复，这就是并发。
在网络环境下为什么要使用多线程呢？考虑这样一种情况：在C/S模式下，服务器需要不断监听来自各个客户端的请求，这时，如果采用单线程机制的话，服务器将无法处理其他事情，因为这个线程要不断地循环监听请求而无暇对其他请求做出响应。实际上，当要花费大量时间进行连续的操作时，或者等待网络或其他I/O设备响应时，都可以使用多线程技术。
下面，我们引入两个例子，以便更直观地看到多线程编程技术的好处。
【例1.1】单线程例子，要求：单击【开始】，在左边的ListBok控件中添加10000个项，为Item n（n=0，1，2，…，99999），单击【查看】弹出对话框，显示ListBox里面的项的总数，如图1-2所示。
图1-2 单线程例子程序
例1.1的代码如下所示。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
namespace ThreadEx101
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private void btnStart_Click(object sender, EventArgs e)
{
for (int index=0; index < 100000; index++)
{
this.lstTest.Items.Add(string.Format("Item {0}", index));
}
}
private void btnLook_Click(object sender, EventArgs e)
{
MessageBox.Show(string.Format("ListBox中一共有{0}项",
this.lstTest.Items.Count));
}
}
}
运行上述程序，会发现两个问题：其一，由于添加的项比较多，要等待一段时间（具体时间由计算机的配置情况来确定），显示的项是添加完成后才全部显示出来的，而不是一个个显示出来的；其二，在ListBox项显示出来之前，单击【查看】会发现不起作用，因为在单线程中，添加项的线程还没有完成，独占了整个进程的资源，Item的个数一直在自增，是不确定的，“查看”这个线程任务只能等待“开始”线程任务结束后才能运行。
在下面的例1.2中，把例1.1的单线程程序改为多线程程序，解决了上述两个问题。
【例1.2】多线程例子，要求：单击【开始】，在左边的ListBok控件中添加10000个项，为Item n（n=0，1，2，…，99999），单击【查看】弹出对话框，显示ListBox里面的项的总数。
本例实现过程如下：添加1个新窗体Form2，在窗体Form2上添加和Form1同样的控件，如图1.3所示。
图1-3 多线程程序界面
Form2.cs的代码如下所示。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using System.Threading; //引入多线程命名空间
namespace ThreadEx101
{
public partial class Form2 : Form
{
public Form2()
{
InitializeComponent();
}
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
ThreadStart threadStart=new ThreadStart(AddItem);
Thread thread=new Thread(threadStart); //声明一个线程
thread.Start(); //启动线程
}
private void AddItem()
{
for (int index=0; index < 100000; index++)
{
this.lstTest.Items.Add(string.Format("Item {0}", index));
}
}
private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
MessageBox.Show(string.Format("ListBox中一共有{0}项",
this.lstTest.Items.Count));
}
}
}
在主程序Program.cs中将启动窗体改为Form2，代码如下所示。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Windows.Forms;
namespace ThreadEx101
{
static class Program
{
//<summary>
//应用程序的主入口点
//</summary>
[STAThread]
static void Main()
{
Application.EnableVisualStyles();
Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);
Application.Run(new Form2()); //此处把原来的Form1改为Form2
}
}
}
注意此时运行时不要按【调试】下的【启动调试（S）】，而是按【开始执行（不调试）】来运行程序。
例1.2的运行结果和例1.1的运行结果不一样，Item n是动态一个个加上去的，而不是全部在内存中添加完成后显示出来。而且，随时可以单击【查看】，显示ListBox中的项数，运行结果如图1-4所示。
图1-4 多线程程序运行结果
例1.2的运行结果解决了例1.1出现的两个问题，原因就是例1.1是单线程运行的，而例1.2是多线程运行的，ListBox中显示的任务在另一个线程中运行，“查看”任务可以同时运行。