线程会导致GUI卡死

Question

所以我并不是很熟悉 C# 编程语言，但是我已经在做一些测试应用程序。

我注意到，如果我为正在工作的应用程序创建更多的线程，我的 GUI 就越容易冻结。我不确定为什么会发生这种情况，我之前认为多线程应用程序的一部分目的是避免 GUI 冻结。

我希望能够得到解释。

此外，这是我用来创建线程的代码：

private void runThreads(int amount, ThreadStart address)
{
    for (int i = 0; i < amount; i++)
    {
        threadAmount += 1;
        Thread currentThread = new Thread(address);
        currentThread.Start();
    }
}

以下是线程运行的内容：

private void checkProxies()
{
    while (started)
    {
        try
        {
            WebRequest request = WebRequest.Create("http://google.co.nz/");
            request.Timeout = (int)timeoutCounter.Value * 1000;
            request.Proxy = new WebProxy(proxies[proxyIndex]);
            Thread.SetData(Thread.GetNamedDataSlot("currentProxy"), proxies[proxyIndex]);
            if (proxyIndex != proxies.Length)
            {
                proxyIndex += 1;
            }
            else
            {
                started = false;
            }
            request.GetResponse();
            workingProxies += 1;
        }
        catch (WebException)
        {
            deadProxies += 1;
        }

        lock ("threadAmount")
        {
            if (threadAmount > proxies.Length - proxyIndex)
            {
                threadAmount -= 1;
                break;
            }
        }
    }
}

- Potato Gun

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amount 参数传入的是什么值？你正在启动多少个线程？ - Yuval Itzchakov

深入解释一下@YuvalItzchakov为什么要询问“amount”的值——如果您启动了大量线程，那么GUI将会受到影响，因为您正在超载系统。 - MBender

我目前在我的应用程序中使用.NET 4.5。我使用多个线程的原因是为了使进程更快。那么，任务类是线程的替代品吗？这样做是否有助于解决GUI冻结问题？此外，我对C#的经验非常少，老实说，我不确定如何利用这些方法。编辑：目前，我的GUI在大约100个线程时开始出现滞后。然而，我感到困惑的原因是，我运行过不同的应用程序（不是我自己编写的，它们是用Java编写的），其中大约有256个线程，并且没有GUI冻结的问题。 - Potato Gun

等等，你并不指望你的CPU能够处理任意数量的线程吧？ - M.kazem Akhgary

你是否试图攻击http://google.co.nz的网站？ - Jodrell

Answer 1

虽然我不能告诉你为什么你的代码会导致GUI变慢，但是有一些你应该做的事情可以让它更好。如果问题仍然存在，那么定位问题就会变得更容易。

1. 创建Thread对象是昂贵的。这就是为什么在C#中添加了新类以更好地处理多线程。现在您可以访问Task类或Parallel类（下面有描述）。
2. 从评论中可以看出，您同时运行了很多线程。虽然只是运行它们不应该成为问题，但如果您正在发射WebRequests（除非您拥有强大的网络），则实际上并没有充分利用它们。确保使用多个线程，但限制其数量。
3. 当您想要在后台执行特定操作时，Task非常好用。但是，当您想要为特定数据集重复执行单个操作时...为什么不使用System.Threading.Tasks.Parallel类呢？特别是，Parallel.ForEach（其中您可以将代理列表指定为参数）。此方法还可让您使用ParallelOptions设置每次并发运行的线程数。
4. 另一种编码方式是利用.NET 4.5中提供的async和await关键字。在这种情况下，您的GUI（按钮按下？）应调用一个async方法。
5. 使用线程安全的方法，如Interlocked.Increment或Interlocked.Add来增加/减少可从多个线程访问的计数器。此外，考虑将代理列表更改为ConcurrentDictionary<string, bool>（其中bool表示代理是否有效），并设置值而不必担心，因为每个线程只会访问其自己在字典中的条目。例如，您可以轻松使用LINQ对总数进行排队： dictionary.Where(q => q.Value).Count()以获取工作代理的数量。当然，根据您想要解决问题的方式，也可以使用其他类 - 也许是一个Queue（或ConcurrentQueue）？
6. 您的lock实际上不应该起作用...也就是说，在您的代码中它似乎是偶然起作用而不是按设计起作用（感谢Luaan的评论）。但是您确实不应该这样做。请参阅有关lock的MSDN文档以更好地了解其工作原理。MSDN示例中创建的Object并不仅仅是为了展示。
7. 您还可以使用BeginGetResponse和EndGetResponse方法使请求本身多线程化。实际上，您可以将其与Task类结合使用，以获得更清晰的代码（Task类可以将Begin/End方法对转换为单个Task对象）。

简单回顾一下 - 使用Parallel类进行多线程操作，使用并发类来保持事物有序。

这里是我写的一个快速示例：

    private ConcurrentDictionary<string, bool?> values = new ConcurrentDictionary<string, bool?>();

    private async void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
    {
        var result = await CheckProxies();
        label.Content = result.ToString();
    }

    async Task<int> CheckProxies()
    {
        //I don't actually HAVE a list of proxies, so I make up some data
        for (int i = 0; i < 1000; i++)
            values[Guid.NewGuid().ToString()] = null;
        await Task.Factory.StartNew(() => Parallel.ForEach(values, new ParallelOptions() { MaxDegreeOfParallelism = 10 }, this.PeformOperation));
        //note that with maxDegreeOfParallelism set to a high value (like 1000)
        //then I'll get a TON of failed requests simply because I'm overloading the network
        //either that or google thinks I'm DDOSing them... >_<
        return values.Where(v => v.Value == true).Count();
    }

    void PeformOperation(KeyValuePair<string, bool?> kvp)
    {
        try
        {
            WebRequest request = WebRequest.Create("http://google.co.nz/");
            request.Timeout = 100;
            //I'm not actually setting up the proxy from kvp,
            //because it's populated with bogus data
            request.GetResponse();

            values[kvp.Key] = true;
        }
        catch (WebException)
        {
            values[kvp.Key] = false;
        }
    }

- MBender

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很遗憾，我害怕“lock”实际上会起作用 - 字符串常量将被内部化，因此它始终指向同一实例。然而，这仍然是一个可怕的想法 - 这就像拥有一个“public readonly static”的同步对象。 - Luaan

非常好的方法，首先清理所有明显的线程问题，然后再尝试解决实际问题 - 如果它仍然存在的话。顺便说一下，如果您已经在那里，请考虑使用自然异步的HttpClient来提高并行性... - AviD

Answer 2

尽管其他评论正确地指出您应该使用Task类或者更好的async API，但这并不是导致线程锁死的原因。

导致线程锁死的代码行是这个：

request.Timeout = (int)timeoutCounter.Value * 1000;

我假设timeoutCounter是WinForm上的控件- 运行在主GUI线程上。换句话说，您的线程代码正在尝试访问不属于其自己线程的控件，这并不真正“允许”，至少不是那么简单。 例如，这个问题展示了如何做到这一点，尽管那里的大多数答案有些过时。 从快速谷歌搜索中（好吧，我承认我用的是必应），我找到了这篇文章很好地解释了问题。

- AviD

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我已经尝试过（并且刚刚重新尝试）将其设置为静态值（5000），但问题仍然存在。编辑：顺便说一下，您正确地假设timeoutCounter是一个控件（它是一个NumericUpDown控件）。 - Potato Gun

@PotatoGun 你在主GUI线程上没有引用控件吗？例如，proxies变量（字符串数组？）是否在窗体的线程上定义？ - AviD

等等，我可能错了-还有其他东西需要查看，这行代码 Thread.SetData(Thread.GetNamedDataSlot("currentProxy"), proxies[proxyIndex]); 是否是增量冻结的原因？MSDN声明“为了更好的性能，请使用标有ThreadStaticAttribute属性的字段。” 使用.SetData()间接访问TLS（更不用说装箱）-我很好奇这是否会在许多线程中造成实质性的开销？ - AviD

变量被定义在线程可以访问的方法之外，这可能是问题所在。然而，原因是因为我在多个方法中使用它（最初检查和加载代理），我不确定是否有解决方法。其他变量，如proxyIndex变量，存储在任何方法之外，仅仅是因为我不希望它们在每次进入方法时都重新定义为0。编辑：刚刚注意到您的新消息，我马上会看一下。谢谢！ - Potato Gun

我认为获取timeoutCounter不可能是问题所在。当尝试从GUI线程外部访问受GUI控制的数据时，C#会抛出错误。 - MBender