Základy paralelního programování - vlákna

2 min čtení

Vlákna v C#

  • Standardně má aplikace jedno hlavní vlákno. Pomocí knihovny System.Threading lze pracovat s více vlákny a dosáhnout tak paralelního zpracování.

Výhody více vláken

  • Paralelizace výpočtů
  • Oddělení výpočtů od uživatelského rozhraní (např. GUI)
  • Efektivní využití vícejádrových procesorů

Třída System.Threading.Thread

Základní vlastnosti

  • Thread.CurrentThread – aktuální vlákno
  • ThreadPriority – nastavení priority (např. Highest, Normal)
  • ThreadState – stav vlákna (Running, Stopped, Unstarted, …)

Vytvoření vlákna

Thread t = new Thread(new ThreadStart(RunMethod));
t.Start();

S parametrem

Thread t = new Thread(new ParameterizedThreadStart(SomeMethod));
t.Start(argument);

Lambda výraz

Thread t = new Thread(() => Console.WriteLine("Práce ve vlákně"));
t.Start();

Čekání na dokončení

t.Join();

Synchronizace vláken

  • Při přístupu více vláken ke stejným proměnným může docházet k chybám. Např. výraz x = x + 5 není atomický.

Řešení pomocí lock

lock (someObject) {
    // kritická sekce
}
  • Pozor!
    • Deadlock – zablokování vláken při chybném zamykání
    • Nezamykat string a typy s interním sdílením

Asynchronní programování (async, await, Task)

  • Moderní způsob práce s časově náročnými operacemi bez blokování vlákna.

async

  • Modifikátor, který označuje metodu jako asynchronní
  • Umožňuje použití klíčového slova await uvnitř těla metody.
  • Taková metoda obvykle vrací Task nebo Task<T> (nebo void u událostí).
public async void DoWork() {
    await SomeTask();
}

Task

  • Reprezentuje probíhající asynchronní operaci.
  • Podobný vláknu, ale mnohem lehčí.
  • Vrací hodnotu (Task<T>) nebo nevrací (Task).
public Task SomeTask() {
    return Task.Factory.StartNew(() => {
        Thread.Sleep(4000);
    });
}

await

  • Čeká na dokončení asynchronní operace, aniž by zablokoval běžící vlákno.
  • Umožňuje “pozastavit” běh metody, a pokračovat až po dokončení Tasku.

Shrnutí

  • Thread umožňuje explicitní práci s vlákny.
  • Synchronizace pomocí lock zabraňuje konfliktům při přístupu ke sdíleným datům.
  • async/await a Task poskytují moderní a přehledný přístup k asynchronnímu programování.
public async Task<int> GetDataAsync() {
    await Task.Delay(1000); // čekání bez blokace vlákna
    return 42;
}
 
public async void Start() {
    int result = await GetDataAsync();
    Console.WriteLine(result);
}

`

  • Task.Delay(...) je - příklad neblokujícího čekání.
  • Asynchronní kód zlepšuje odezvu aplikací (např. UI nebo serverů).