2. diel - Vlákna - Príklady viacvláknových aplikácií v C# .NET

V dnešnom tutoriále si vyskúšame naprogramovať dve viacvláknové aplikácie, v ktorých sa naučíme vlákna zakladať, pomenovať a spúšťať.

Prvá viacvláknová aplikácia

V našej prvej viacvláknovej aplikácii si ukážeme paralelný beh dvoch vlákien na striedavej tlači hodnôt 1 a 0 do konzoly. Založme si novú konzolovú aplikáciu.

Metóda TiskJedna()

Do triedy Program si napíšme metódu pre tlač hodnoty 1 v nekonečnom cykle while:

static void TiskJedna()
{
    while(true)
    {
       Console.Write("1 ");
    }
}

Metóda TiskNula()

Podobne si pridajme metódu TiskNula(), ktorá bude v nekonečnom cykle tlačiť hodnotu 0:

static void TiskNula()
{
    while(true)
    {
        Console.Write("0 ");
    }
}

Metóda Main()

Nakoniec obe metódy zavolajme v metóde Main():

using System;
using System.Threading;

namespace TiskJednaANul
{
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            TiskJedna();
            TiskNula();
        }

        static void TiskJedna()
        {
            while (true)
            {
                Console.Write("1 ");
            }
        }

        static void TiskNula()
        {
            while (true)
            {
                Console.Write("0 ");
            }
        }

    }
}

Testovanie

Keď aplikáciu spustíme, vidíme neustálu tlač čísla 1:

Konzolová aplikácia
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ....

Na tlač čísla 0 sa samozrejme nedostalo, pretože sme zostali zacyklení v metóde TiskJedna(). Poďme to napraviť pridaním ďalšieho vlákna.

Úprava metódy Main()

V metóde Main() vytvoríme nové vlákno pre tlač nuly pomocou triedy Thread:

using System;
using System.Threading;

namespace TiskJednaANul
{
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            // Vytvoření vlákna pro 0
            Thread vlaknoNula = new Thread(TiskNula);

            // Spuštění vlákna vlaknoNula
            vlaknoNula.Start();

            TiskJedna();
        }

        static void TiskJedna()
        {
            while (true)
            {
                Console.Write("1 ");
            }
        }

        static void TiskNula()
        {
            while (true)
            {
                Console.Write("0 ");
            }
        }

    }
}

Testovanie

Po spustení aplikácie teraz v konzole vidíme striedanie tlače čísel 1 a 0, čo dokazuje paralelný beh oboch vlákien:

Konzolová aplikácia
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ...

Poradie tlače 1 a 0 sa bude líšiť pri každom spustení aplikácie.

Na našej ukážke vidíme, ako operačný systém poskytuje plánovač vlákien. Plánovač vlákien rozhoduje, ktoré vlákno má právo vykonať svoj kód. Plánovač môže prideľovať časové kvantum každému vláknu. Keď jedno vlákno dosiahne koniec svojho časového kvanta, plánovač prepne na iné vlákno.

Pomenovanie vlákien

V rámci vývoja softvéru a práce s vláknami je kľúčové nielen správne riadiť a synchronizovať ich beh, ale tiež mať možnosť jednoznačne ich identifikovať a monitorovať. Jedným z nástrojov na dosiahnutie tejto identifikácie je nastavenie názvu vlákna. Každé vlákno v operačnom systéme má svoje jedinečné identifikačné číslo. Vyskúšame si to na novej konzolovej aplikácii, ktorú si teraz založme.

Metóda MyThreadMethod()

Najprv si do triedy Program napíšme metódu MyThreadMethod(), v ktorej uložíme názov vlákna z vlastnosti CurrentThread.Name do premennej threadName. Názov vlákna vytlačíme do konzoly:

static void MyThreadMethod()
{
    string threadName = Thread.CurrentThread.Name;
    Console.WriteLine($"Som vo vlákne s názvom: {threadName}");
}

Metóda Main()

Do metódy Main() vložíme nasledujúci kód:

using System;
using System.Threading;

namespace JmenaVlaken
{
    class Program
    {

        static void Main()
        {
            Thread myThread = new Thread(MyThreadMethod);
            myThread.Name = "Vedľajšie Vlákno";
            myThread.Start();

            Thread.CurrentThread.Name = "Hlavné vlákno";
            Console.WriteLine($"Som vo vlákne s názvom: {Thread.CurrentThread.Name}");
        }

        static void MyThreadMethod()
        {
            string threadName = Thread.CurrentThread.Name;
            Console.WriteLine($"Som vo vlákne s názvom: {threadName}");
        }

    }
}

Najskôr vytvoríme nové vlákno myThread, v ktorého konštruktore zavoláme našu metódu MyThreadMethod(). Do jeho vlastnosti Name vložíme názov nášho vlákna Vedlejší vlákno a vlákno spustíme. Hlavné vlákno aplikácie pomenujeme Hlavní vlákno vo vlastnosti Thread.CurrentThread.Name. Nakoniec do konzoly vytlačíme správu s názvom vlákna.

Testovanie

Po spustení aplikácie uvidíme výpis oboch vlákien:

Konzolová aplikácia
Jsem ve vlákně s názvem: Hlavní vlákno
Jsem ve vlákně s názvem: Vedlejší Vlákno