Artigos .NET Iniciando com Threads no C# - Revista easy .Net Magazine 25

Do que se trata o artigo: O artigo trata de como utilizar threads no C#, tornando possível que sua aplicação execute “N” tarefas ao mesmo tempo. Desta forma, um processo não irá depender de outro para ser executado, por exemplo.

Em que situação é útil: A conexão com um banco de dados pode ser um processo demorado e em alguns casos este processo é realizado na inicialização de uma aplicação. Esta demora pode causar ao usuário a impressão de que a aplicação esteja “travada”. Neste contexto, uma forma de evitar esta situação é utilizar uma thread para realizar este processo de conexão, permitindo que a aplicação trabalhe demais processos enquanto a conexão não é concluída, por exemplo, gerar e exibir formulários da aplicação. Esse é um dos exemplos em que as threads podem ser utilizadas.

Resumo do DevMan: O suporte a threads no contexto de aplicações (softwares) é um recurso fornecido pelo próprio Sistema Operacional. Uma thread é responsável por executar tarefas dentro de uma aplicação. O conceito de multithreading é aplicado quando estas tarefas são divididas em duas ou mais threads, buscando diminuir o tempo de processamento destas tarefas. O .NET oferece um componente que manipula threads dentro de uma aplicação, chamado BackgroundWorker. Este artigo introduz o conceito de threads e apresenta uma implementação para conexão com o banco de dados, utilizando uma thread, por meio do componente BackgroundWorker.

Threads refere-se à técnica em que a execução de um determinado processo (tarefa) é dividido em dois ou mais processos, permitindo a execução de diversas tarefas de maneira concorrente.

O conceito de multithreading apresenta um modelo de programação que permite executar múltiplas tarefas, compartilhando recursos de um processo e executando de forma independente. Logo, o programador deve evitar que duas ou mais threads operem em um mesmo recurso (arquivo, endereço de memória ou conexão de rede) Um sistema que utiliza multithreading possui melhor desempenho em computadores com múltiplos núcleos de processamento, pois esses núcleos permitem que as tarefas de cada thread sejam executadas de forma simultânea. Este escalonamento de tarefas (multithreads) permite que threads trabalhem de maneira simultânea e independente, logo, o programador deve evitar que duas ou mais threads operem em um mesmo recurso (arquivo, endereço de memória ou conexão de rede). Caso aconteça a aplicação apresentará um erro conhecido como deadlock. Theads devem ser programadas para cooperar e não competir. O escalonamento (Nota do DevMan 1) entre threads segue a mesma lógica do escalonamento entre processos. Um método que busca evitar situações de deadlock é conhecido como Thread safety. Este conceito será abordado no decorrer do artigo.

Nota do DevMan 1

Escalonamento de processos é uma atividade organizacional feita pelo escalonador da CPU. O escalonador escolhe o processo que tem mais prioridade e menos tempo e coloca-o na memória principal, desta maneira o processador evita ficar ocioso.

Para que o multithreading seja manipulado corretamente, as linhas de execução devem ser sincronizadas para que os dados sejam processados na ordem correta. Desta maneira trabalhar com este conceito requer muito cuidado na implementação, pois todas as threads que estão sendo manipuladas dentro devem funcionar muito bem sincronizadas, principalmente se estiverem trabalhando com variáveis dependentes. Sendo assim, deve ser respeitada a ordem em que foram escalonadas, para evitar um possível deadlock.

Deadlock é caracterizado por um impasse entre dois ou mais processos, sendo assim impedidos de continuar suas execuções, ou seja, bloqueados.

Para exemplificar threads, ao realizar um Ctrl + Shift + Del em seu computador e acessando a opção “Iniciar o Gerenciador de tarefas” é possível notar que o sistema operacional Windows trabalha com várias tarefas ao mesmo tempo, como pode ser visto na Figura 1.

Gerenciador de tarefa do MS Windows

Figura 1. Gerenciador de tarefa do MS Windows.

Em uma situação onde um determinado processamento seja realizado por um processador de cinco núcleos, em teoria, o processador seria capaz de realizar cinco aplicações ao mesmo tempo, porém, existem outros diversos aplicativos em execução. Isso é possível porque o processador consegue trabalhar com todos os aplicativos e apresentar resultados satisfatórios devidos à velocidade de seu processamento. Sendo assim os aplicativos parecem estar em execução simultaneamente.

Assim como os processos, as threads possuem estados em seu ciclo de vida, dentro de um sistema as ações e ordens de uma thread são controladas por uma tabela de threads que armazena informações de seu fluxo de execução, o nome desta tabela é Thread TCB (Task Control Block) e a mesma contêm:

  • O endereço da pilha;
  • O contador de programa;
  • Registrador de instruções
  • Registradores de dados, endereços, flags;
  • Endereços das threads filhas;
  • Estado de execução.

A comunicação entre threads pode ser realizada por meio de variáveis globais do processo que as criou. Existem técnicas que podem ser utilizadas para realizar o sincronismo das mesmas, como monitores e semáforos, que possuem recursos capazes de indicar a ordem de execução dos processos e são utilizadas para evitar condições concorrência. A Figura 2 apresenta um exemplo de processos com apenas uma ou com múltiplas ...

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