C# 多线程的自动管理(线程池)

风火石 · 发表于 2016-11-5 19:32:27

在多线程的程序中，经常会出现两种情况：
1. 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，然后给予响应。这一般使用 ThreadPool（线程池）来解决。
2. 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);
注意：
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。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()：
      将其设置为无信号状态；
Set()：
      将其设置为有信号状态。
WaitOne()：
      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。

using System;
using System.Collections;
using System.Threading;
namespace ThreadExample
{
/// <summary>
/// 这是用来保存信息的数据结构，将作为参数被传递
/// </summary>
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;
}
/// <summary>
/// 线程池里的线程将调用 Beta()方法
/// </summary>
/// <param name="state"></param>
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.GetHash Code()=={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;
}
Thread.Sleep(2000);
// 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 void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("Thread Pool Sample:");
bool W2K = false;
// 允许线程池中运行最多 10 个线程
int MaxCount = 10;
// 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);
// 注意初始化 oAlpha 对象的 eventX 属性
Alpha oAlpha = new Alpha(MaxCount);
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 NotSupp ortException 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-Wind ows 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();
}
}
}

复制代码

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。

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