基于C#的多線程技術(shù)在連鑄L2系統(tǒng)畫面中的應(yīng)用

石磊

摘 要：文章主要介紹了利用C#多線程編程方法，滿足連鑄L2系統(tǒng)畫面對于實(shí)時(shí)特性的要求，提高畫面在處理多任務(wù)時(shí)的響應(yīng)速度。為連鑄L2系統(tǒng)畫面開發(fā)提供一種新思想和技術(shù)方法。

關(guān)鍵詞：C#；多線程；連鑄L2系統(tǒng)畫面

Abstract： This paper mainly introduces the use of multi-threaded C# programming method， meet the requirement of continuous casting L2 system windows form requirements for the real-time performance， improve the response speed of the windows form at multitasking. To provide a new thought and method for continuous casting L2 system windows form development.

Keywords： C#； multi-threaded； continuous casting L2 system windows form

1 概述

所謂連鑄，即是將煉制成的鋼水冷卻鑄造成具有一定形狀的固體鋼物質(zhì)的制造工藝。連鑄L2系統(tǒng)畫面就是對整個(gè)連鑄過程中采集到的設(shè)備信息，鋼水信息進(jìn)行可視化方式展示，分析和設(shè)定，使操作人員能夠直觀地觀察數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)的自動(dòng)計(jì)算分析得出的結(jié)果對操作人員進(jìn)行操作指導(dǎo)，從而科學(xué)方便的完成連鑄整個(gè)過程。

由于連鑄L2系統(tǒng)畫面要實(shí)時(shí)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新展示且反應(yīng)速度一般在s級，并且具有多任務(wù)特性（即畫面在完成一個(gè)耗時(shí)比較久的操作同時(shí)，還要進(jìn)行其他的操作），所以在選擇編程語言時(shí)不僅要考慮該編程語言生成的程序的運(yùn)行速度，還要考慮其界面制作的簡便性。除此之外，正常情況下都是兩類操作系統(tǒng)（Linux和Windows）使用在如今的工業(yè)控制應(yīng)用程序中。然而Windows應(yīng)用程序在客戶端上使用更普遍，在處理實(shí)時(shí)任務(wù)時(shí)性能優(yōu)良，而且具有良好的圖形界面。故而畫面的操作系統(tǒng)選用Windows操作系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，從技術(shù)的角度來看，無論是在多任務(wù)編程，編譯代碼的運(yùn)行速度還是界面編程的簡便化等方面，C#語言都有其獨(dú)特的特點(diǎn)，這些特性使得C#語言非常適合在工業(yè)實(shí)時(shí)性要求比較高的控制系統(tǒng)畫面中使用。故用C#作為畫面的編程語言。

2 連鑄L2系統(tǒng)畫面功能分析

連鑄L2系統(tǒng)畫面主要具有以下三個(gè)功能：（1）定周期對L1采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并在畫面端展示出來以便操作人員查看（周期一般在10秒左右）；（2）在收集到L1的某些特殊數(shù)據(jù)后，啟動(dòng)后臺(tái)進(jìn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)的邏輯處理和分析，然后在畫面上顯示，用于指導(dǎo)操作人員的生產(chǎn)（這些操作中有些是需要耗時(shí)很久但操作人員不急于查看結(jié)果的，但這些操作卻不能影響操作人員接下來進(jìn)行畫面上其他的操作）；（3）操作人員通過L2系統(tǒng)畫面完成與L3系統(tǒng)，L1系統(tǒng)的相互數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。（操作人員有時(shí)會(huì)需要同時(shí)按多個(gè)按鈕完成多項(xiàng)操作，不能按完一個(gè)按鈕等待程序執(zhí)行完成后再按其他按鈕）

從以上的功能分析可以看出，連鑄L2系統(tǒng)畫面在展示數(shù)據(jù)的同時(shí)，還要進(jìn)行其他的操作，并且這些操作要具備并行處理能力，即在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多個(gè)操作。這時(shí)就要求畫面具有多任務(wù)處理的能力，為了達(dá)到這一要求，我們引進(jìn)多線程技術(shù)。

3 多線程技術(shù)原理

在介紹多線程技術(shù)之前，我們先弄清楚幾個(gè)概念。（1）什么是進(jìn)程？簡單的說，一個(gè)在操作系統(tǒng)中運(yùn)行的程序，它就是一個(gè)進(jìn)程，進(jìn)程除了包括運(yùn)行中的程序（代碼）本身外，還包括該程序所使用到的內(nèi)存空間和操作系統(tǒng)內(nèi)的系統(tǒng)資源。一個(gè)進(jìn)程通常只有一個(gè)主線程。（2）什么是線程？線程就是程序中的一個(gè)執(zhí)行流，對于每個(gè)線程來說，代碼都是共用的，也就是每個(gè)線程都可以執(zhí)行同樣的代碼函數(shù)，只是線程與線程之間使用的寄存器（棧指針、程序計(jì)數(shù)器等）不同。在弄清楚這兩個(gè)概念之后，多線程技術(shù)也就呼之欲出了，多線程技術(shù)就是指在程序中創(chuàng)建多個(gè)執(zhí)行不同任務(wù)的線程，并使它們能并行執(zhí)行，以達(dá)到程序具備在同一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)進(jìn)行多任務(wù)處理能力的技術(shù)。

C#多線程技術(shù)：

C#是在Windows操作系統(tǒng)上運(yùn)行的程序語言，C#多線程技術(shù)，顧名思義就是用C#這種程序語言去實(shí)現(xiàn)多線程技術(shù)。為此微軟為了程序員能方便自如地運(yùn)用多線程技術(shù)開發(fā)軟件，將多線程的相關(guān)底層封裝在了名叫System.Threading的命名空間中，所有線程通過CLI來進(jìn)行統(tǒng)一管理。這樣做為程序的開發(fā)人員節(jié)省了寶貴的開發(fā)時(shí)間和精力，不用去編寫底層的控制管理代碼，而只要完成程序邏輯部分代碼就可以了。C#多線程技術(shù)提倡兩種主要的多線程開發(fā)方法，本文將使用其中的方法，演示C#多線程技術(shù)的開發(fā)方式。

4 C#多線程技術(shù)的應(yīng)用

在寶鋼二煉鋼5，6號連鑄機(jī)L2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)改造項(xiàng)目的畫面中，主要面臨兩個(gè)問題。（1）畫面自動(dòng)刷新數(shù)據(jù)，滿足操作工實(shí)時(shí)監(jiān)控連鑄L1上傳給L2的數(shù)據(jù)信息功能；（2）操作工對畫面操作后，所有數(shù)據(jù)的處理，在后臺(tái)完成，不影響畫面的響應(yīng)，使操作工能接著進(jìn)行其他的畫面操作。項(xiàng)目中已經(jīng)通過使用C#多線程技術(shù)解決了以上兩個(gè)問題，下面將介紹如何使用該技術(shù)。（本文將附部分項(xiàng)目代碼）。

4.1 C#時(shí)間控件Timer

Timer控件是C#編程語言中一個(gè)典型的多線程應(yīng)用控件。該控件是定周期的，并且具有跨線程調(diào)用特性。完全可以滿足該項(xiàng)目畫面中關(guān)于定周期更新展示數(shù)據(jù)的要求。該控件的使用方法如下：

從實(shí)例中可以看出，該控件的使用方法非常簡便，并且是微軟自帶的控件，封裝使用效果非常好，無BUG。不但減輕了程序開發(fā)人員的開發(fā)負(fù)擔(dān)，還使得程序變得簡便易讀。

4.2 自定義多線程

自定義多線程，顧名思義就是自己定義多個(gè)線程，每個(gè)線程完成某一項(xiàng)子任務(wù)，使子任務(wù)具備并行運(yùn)行的可能。該方法的使用主要解決畫面在執(zhí)行多個(gè)子任務(wù)而使得畫面的響應(yīng)速度受到影響的問題。比如說，在該項(xiàng)目中點(diǎn)擊完命令要求，實(shí)績發(fā)送等多個(gè)按鈕后，還要進(jìn)行其他畫面操作。這時(shí)，不用多線程會(huì)使得后臺(tái)在處理這些畫面要求的時(shí)候影響畫面本身，操作人員無法接著進(jìn)行其他的畫面修改更新等操作而是要等到后臺(tái)處理完畢后才能處理其他操作，而使用多線程技術(shù)則可以在后臺(tái)處理的同時(shí)，畫面進(jìn)行其他操作。自定義多線程使用方法如下：

該方法是C#多線程技術(shù)應(yīng)用的精髓所在，該方法的使用靈活，簡便，可以很好的滿足操作人員對連鑄L2畫面進(jìn)行多任務(wù)處理的各種要求，并同時(shí)提高畫面的響應(yīng)速度，更好的保證操作人員對連鑄生產(chǎn)的實(shí)時(shí)控制。

5 結(jié)束語

從多線程應(yīng)用程序的運(yùn)行原理來看，多線程應(yīng)用程序被分為幾個(gè)能同時(shí)執(zhí)行的子線程后，能夠在同一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)完成各種各樣的任務(wù)。有效解決了在單線程應(yīng)用程序中多任務(wù)會(huì)產(chǎn)生任務(wù)阻塞而無法同時(shí)完成多個(gè)任務(wù)的問題。同時(shí)，由于多線程具有并發(fā)處理能力，使應(yīng)用程序的快速響應(yīng)特性得以增強(qiáng)。

從多個(gè)連鑄項(xiàng)目L2系統(tǒng)畫面使用C#多線程技術(shù)的效果上來看，多線程技術(shù)的使用滿足了連鑄L2系統(tǒng)對于畫面快速響應(yīng)特性和實(shí)時(shí)特性的要求，并且使用該技術(shù)的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，從未出現(xiàn)問題。在已經(jīng)實(shí)施的項(xiàng)目中獲得了用戶的一致好評，尤其是下列幾個(gè)方面在工業(yè)控制行業(yè)二級系統(tǒng)畫面中都具有一定的參考價(jià)值。

（1）針對具有多任務(wù)特性的工業(yè)控制系統(tǒng)畫面來說，將多線程技術(shù)應(yīng)用于其中是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

（2）用戶界面可以做得更加人性化，比如用戶點(diǎn)擊了某一個(gè)按鈕去執(zhí)行某一項(xiàng)任務(wù)，這時(shí)可以彈出一個(gè)任務(wù)進(jìn)度條來顯示任務(wù)完成的進(jìn)度。

（3）從單純的技術(shù)角度來看，可視化的C#語言具有清爽，易編程等特點(diǎn)。

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