C#中多線程中變數研究

今天在知乎上看到一個問題【為什麼在同一進程中創建不同線程，但線程各自的變數無法線上程間互相訪問？】。在多線程中，每個線程都是獨立運行的，不同的線程有可能是同一段代碼，但不會是同一作用域，所以不會共用。而共用記憶體，並沒有作用域之分，同一進程內，不管什麼線程都可以通過同一虛擬記憶體地址來訪問，不同進程也可以通過ipc等方式共用記憶體數據。全局變數:任何線程都可以訪問;局部變數（棧變數）：任何線程執行到該函數時均可訪問，函數外不可訪問；線程變數：每個線程只能訪問自己的那個拷貝，其他線程不可見。今天就用C#來實現同一段代碼的不同線程，全局變數、局部變數、線程變數。

瞭解進程與線程

什麼是多任務，簡單來說就是操作系統同時可以運行多個任務。例如：一遍聽歌，一遍寫文檔等。多核CPU可以執行多任務，但是單核CPU也可以執行多任務，CPU是順序執行的，操作系統讓任務輪流執行，例如：聽歌執行一次，停頓0.01s，寫文檔執行一次，停頓0.01s等等。由於CPU的執行速度很快，我們感覺就像所有的任務都是同時執行。對操作系統來說，一個任務就是一個進程，一個進程至少有一個線程。進程是資源分配的最小單位，線程是CPU調度的最小單位。

普通的程式寫法

private static List<int> data = Enumerable.Range(1, 1000).ToList();

public static void SimpleTest()
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        List<int> tempData = new List<int>();
        foreach (var d in data)
        {
            tempData.Add(d);
        }
        Console.WriteLine($"i:{i},合計:{data.Sum()},是否相等：{data.Sum() == tempData.Sum()}");
    }

    Console.WriteLine("單線程運行結束");
}

多線程寫法

private static List<int> data = Enumerable.Range(1, 1000).ToList();

public static async Task MoreTaskTestAsync()
{
    List<Task> tasks = new List<Task>();
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        var tempi = i;
        var t = Task.Run(() =>
        {
            List<int> tempData = new List<int>();
            foreach (var d in data)
            {
                tempData.Add(d);
            }
            Console.WriteLine($"i:{tempi},合計:{data.Sum()},是否相等：{data.Sum() == tempData.Sum()}");
        });
        tasks.Add(t);
    }

    await Task.WhenAll(tasks); //或者Task.WaitAll(tasks.ToArray());
    Console.WriteLine("多線程運行結束");
}

不同的線程同一段代碼，但不會是同一作用域，所以tempData數據沒有互相影響。

全局變數：data，多個線程都可以訪問，list只讀的時候是線性安全
局部變數：i就是局部變數，訪問的線程可以訪問，去掉【var tempi = i;】，運行結果列印出來，值都是一樣的，增加的都是每個線程都訪問單獨的tempi變數

i:10,合計:500500,是否相等：True
i:10,合計:500500,是否相等：True
i:10,合計:500500,是否相等：True
i:10,合計:500500,是否相等：True
i:10,合計:500500,是否相等：True
i:10,合計:500500,是否相等：True
i:10,合計:500500,是否相等：True
i:10,合計:500500,是否相等：True
i:10,合計:500500,是否相等：True
i:10,合計:500500,是否相等：True

線程變數：tempData，每個線程只訪問自己的，互不影響，運行結果

i:3,合計:500500,是否相等：True
i:6,合計:500500,是否相等：True
i:0,合計:500500,是否相等：True
i:1,合計:500500,是否相等：True
i:4,合計:500500,是否相等：True
i:2,合計:500500,是否相等：True
i:7,合計:500500,是否相等：True
i:5,合計:500500,是否相等：True
i:8,合計:500500,是否相等：True
i:9,合計:500500,是否相等：True

寫多線程的時候需要註意，變數的作用域，否則程式運行出來的結果將不會是想要的結果，註意，註意變數作用域。