C#多线程学习(四) 多线程的自动管理(线程池)

以你之姓@ 2022-08-12 16:12 173阅读 0赞

在多线程的程序中，经常会出现两种情况：

一种情况： 应用程序中，线程把大部分的时间花费在等待状态，等待某个事件发生，然后才能给予响应

这一般使用ThreadPool（线程池）来解决；

另一种情况：线程平时都处于休眠状态，只是周期性地被唤醒

这一般使用Timer（定时器）来解决；

ThreadPool类提供一个由系统维护的线程池（可以看作一个线程的容器），该容器需要 Windows 2000 以上系统支持，因为其中某些方法调用了只有高版本的Windows才有的API函数。

将线程安放在线程池里，需使用ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法，该方法的原型如下：

//将一个线程放进线程池，该线程的Start()方法将调用WaitCallback代理对象代表的函数

public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback);

//重载的方法如下，参数object将传递给WaitCallback所代表的方法

public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback, object);

ThreadPool类是一个静态类，你不能也不必要生成它的对象。而且一旦使用该方法在线程池中添加了一个项目，那么该项目将是无法取消的。

在这里你无需自己建立线程，只需把你要做的工作写成函数，然后作为参数传递给ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法就行了，传递的方法就是依靠WaitCallback代理对象，而线程的建立、管理、运行等工作都是由系统自动完成的，你无须考虑那些复杂的细节问题。

### ThreadPool 的用法： ###

首先程序创建了一个ManualResetEvent对象，该对象就像一个信号灯，可以利用它的信号来通知其它线程。

本例中，当线程池中所有线程工作都完成以后，ManualResetEvent对象将被设置为有信号，从而通知主线程继续运行。

### ManualResetEvent对象有几个重要的方法： ###

初始化该对象时，用户可以指定其默认的状态（有信号/无信号）；

在初始化以后，该对象将保持原来的状态不变，直到它的Reset()或者Set()方法被调用：

Reset()方法：将其设置为无信号状态；

Set()方法：将其设置为有信号状态。

WaitOne()方法：使当前线程挂起，直到ManualResetEvent对象处于有信号状态，此时该线程将被激活。然后，程序将向线程池中添加工作项，这些以函数形式提供的工作项被系统用来初始化自动建立的线程。当所有的线程都运行完了以后，ManualResetEvent.Set()方法被调用，因为调用了ManualResetEvent.WaitOne()方法而处在等待状态的主线程将接收到这个信号，于是它接着往下执行，完成后边的工作。

ThreadPool 的用法示例：

using System; using System.Collections; using System.Threading; namespace ThreadExample { //这是用来保存信息的数据结构，将作为参数被传递 public class SomeState { 　　 public int Cookie; 　　 public SomeState(int iCookie) 　　 { Cookie = iCookie; 　　 } } public class Alpha { 　　public Hashtable HashCount; 　　public ManualResetEvent eventX; 　　public static int iCount = 0; 　　public static int iMaxCount = 0; 　　 public Alpha(int MaxCount) 　　{ 　 HashCount = new Hashtable(MaxCount); 　 iMaxCount = MaxCount; 　　} 　　//线程池里的线程将调用Beta()方法 　　public void Beta(Object state) 　　{ 　　 //输出当前线程的hash编码值和Cookie的值 　 Console.WriteLine(" {0} {1} :", Thread.CurrentThread.GetHashCode(),((SomeState)state).Cookie); Console.WriteLine("HashCount.Count=={0}, Thread.CurrentThread.GetHashCode()=={1}", HashCount.Count, Thread.CurrentThread.GetHashCode()); lock (HashCount) { 　　　　 //如果当前的Hash表中没有当前线程的Hash值，则添加之 　　　　 if (!HashCount.ContainsKey(Thread.CurrentThread.GetHashCode())) 　　 　 HashCount.Add (Thread.CurrentThread.GetHashCode(), 0); 　 　　 HashCount[Thread.CurrentThread.GetHashCode()] = ((int)HashCount[Thread.CurrentThread.GetHashCode()])+1; 　 　} int iX = 2000; Thread.Sleep(iX); //Interlocked.Increment()操作是一个原子操作，具体请看下面说明 Interlocked.Increment(ref iCount); if (iCount == iMaxCount) { 　 　 Console.WriteLine(); 　　　　 Console.WriteLine("Setting eventX "); 　　　　 eventX.Set(); 　 } 　　 } } public class SimplePool { public static int Main(string[] args) { Console.WriteLine("Thread Pool Sample:"); bool W2K = false; int MaxCount = 10;//允许线程池中运行最多10个线程 //新建ManualResetEvent对象并且初始化为无信号状态 ManualResetEvent eventX = new ManualResetEvent(false); Console.WriteLine("Queuing {0} items to Thread Pool", MaxCount); Alpha oAlpha = new Alpha(MaxCount); //创建工作项 //注意初始化oAlpha对象的eventX属性 oAlpha.eventX = eventX; Console.WriteLine("Queue to Thread Pool 0"); try { //将工作项装入线程池 //这里要用到Windows 2000以上版本才有的API，所以可能出现NotSupportException异常 ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(oAlpha.Beta), new SomeState(0)); W2K = true; } catch (NotSupportedException) { Console.WriteLine("These API's may fail when called on a non-Windows 2000 system."); W2K = false; } if (W2K)//如果当前系统支持ThreadPool的方法. { for (int iItem=1;iItem < MaxCount;iItem++) { //插入队列元素 Console.WriteLine("Queue to Thread Pool {0}", iItem); ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(oAlpha.Beta), new SomeState(iItem)); } Console.WriteLine("Waiting for Thread Pool to drain"); //等待事件的完成，即线程调用ManualResetEvent.Set()方法 eventX.WaitOne(Timeout.Infinite,true); //WaitOne()方法使调用它的线程等待直到eventX.Set()方法被调用 Console.WriteLine("Thread Pool has been drained (Event fired)"); Console.WriteLine(); Console.WriteLine("Load across threads"); foreach(object o in oAlpha.HashCount.Keys) Console.WriteLine("{0} {1}", o, oAlpha.HashCount[o]); } Console.ReadLine(); return 0; } } } }

### 程序中应该引起注意的地方： ###

SomeState类是一个保存信息的数据结构，它在程序中作为参数被传递给每一个线程，因为你需要把一些有用的信息封装起来提供给线程，而这种方式是非常有效的。

程序出现的InterLocked类也是专为多线程程序而存在的，它提供了一些有用的原子操作。

原子操作：就是在多线程程序中，如果这个线程调用这个操作修改一个变量，那么其他线程就不能修改这个变量了，这跟lock关键字在本质上是一样的。

Thread Pool Sample: Queuing 10 items to Thread Pool Queue to Thread Pool 0 Queue to Thread Pool 1 Queue to Thread Pool 2 Queue to Thread Pool 3 Queue to Thread Pool 4 Queue to Thread Pool 5 2 0 : HashCount.Count==0, Thread.CurrentThread.GetHashCode()==2 Queue to Thread Pool 6 Queue to Thread Pool 7 Queue to Thread Pool 8 Queue to Thread Pool 9 Waiting for Thread Pool to drain 4 1 : HashCount.Count==1, Thread.CurrentThread.GetHashCode()==4 6 2 : HashCount.Count==1, Thread.CurrentThread.GetHashCode()==6 7 3 : HashCount.Count==1, Thread.CurrentThread.GetHashCode()==7 2 4 : HashCount.Count==1, Thread.CurrentThread.GetHashCode()==2 8 5 : HashCount.Count==2, Thread.CurrentThread.GetHashCode()==8 9 6 : HashCount.Count==2, Thread.CurrentThread.GetHashCode()==9 10 7 : HashCount.Count==2, Thread.CurrentThread.GetHashCode()==10 11 8 : HashCount.Count==2, Thread.CurrentThread.GetHashCode()==11 4 9 : HashCount.Count==2, Thread.CurrentThread.GetHashCode()==4 Setting eventX Thread Pool has been drained (Event fired) Load across threads 11 1 10 1 9 1 8 1 7 1 6 1 4 2 2 2

我们应该彻底地分析上面的程序，把握住线程池的本质，理解它存在的意义是什么，这样才能得心应手地使用它。