C#综合揭秘——细说多线程（下）
本文主要从线程的基础用法，CLR线程池当中工作者线程与I/O线程的开发，并行操作PLINQ等多个方面介绍多线程的开发。
其中委托的BeginInvoke方法以及回调函数最为常用。
而 I/O线程可能容易遭到大家的忽略，其实在开发多线程系统，更应该多留意I/O线程的操作。特别是在ASP.NET开发当中，可能更多人只会留意在客户端使用Ajax或者在服务器端使用UpdatePanel。其实合理使用I/O线程在通讯项目或文件下载时，能尽量降低IIS的压力。
并行编程是Framework4.0中极力推广的异步操作方式，更值得更深入地学习。
希望本篇文章能对各位的学习研究有所帮助，当中有所错漏的地方敬请点评。
五、CLR线程池的I/O线程
在前一节所介绍的线程都属于CLR线程池的工作者线程，这一节开始为大家介绍一下CLR线程池的I/O线程
I/O 线程是.NET专为访问外部资源所设置的一种线程，因为访问外部资源常常要受到外界因素的影响，为了防止让主线程受影响而长期处于阻塞状态，.NET为多个I/O操作都建立起了异步方法，例如：FileStream、TCP/IP、WebRequest、WebService等等，而且每个异步方法的使用方式都非常类似，都是以BeginXXX为开始，以EndXXX结束，下面为大家一一解说。
5.1 异步读写 FileStream
需要在 FileStream 异步调用 I/O线程，必须使用以下构造函数建立 FileStream 对象，并把useAsync设置为 true。
FileStream stream = new FileStream ( string path, FileMode mode, FileAccess access, FileShare share, int bufferSize,bool useAsync ) ;
其中 path 是文件的相对路径或绝对路径; mode 确定如何打开或创建文件; access 确定访问文件的方式; share 确定文件如何进程共享; bufferSize 是代表缓冲区大小,一般默认最小值为8，在启动异步读取或写入时，文件大小一般大于缓冲大小; userAsync代表是否启动异步I/O线程。
注意：当使用 BeginRead 和 BeginWrite 方法在执行大量读或写时效果更好，但对于少量的读/写，这些方法速度可能比同步读取还要慢，因为进行线程间的切换需要大量时间。
5.1.1 异步写入
FileStream中包含BeginWrite、EndWrite 方法可以启动I/O线程进行异步写入。
public override IAsyncResult BeginWrite ( byte[] array, int offset, int numBytes, AsyncCallback userCallback, Object stateObject )
public override void EndWrite (IAsyncResult asyncResult )
BeginWrite 返回值为IAsyncResult, 使用方式与委托的BeginInvoke方法相似，最好就是使用回调函数，避免线程阻塞。在最后两个参数中，参数AsyncCallback用于绑定回调函数; 参数Object用于传递外部数据。要注意一点：AsyncCallback所绑定的回调函数必须是带单个 IAsyncResult 参数的无返回值方法。
在例子中，把FileStream作为外部数据传递到回调函数当中，然后在回调函数中利用IAsyncResult.AsyncState获取FileStream对象，最后通过FileStream.EndWrite（IAsyncResult）结束写入。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//把线程池的最大值设置为1000
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
ThreadPoolMessage("Start");
//新立文件File.sour
FileStream stream = new FileStream("File.sour", FileMode.OpenOrCreate,
FileAccess.ReadWrite,FileShare.ReadWrite,1024,true);
byte[] bytes = new byte[16384];
string message = "An operating-system ThreadId has no fixed relationship........";
bytes = Encoding.Unicode.GetBytes(message);
//启动异步写入
stream.BeginWrite(bytes, 0, (int)bytes.Length,new AsyncCallback(Callback),stream);
stream.Flush();
Console.ReadKey();
}
static void Callback(IAsyncResult result)
{
//显示线程池现状
Thread.Sleep(200);
ThreadPoolMessage("AsyncCallback");
//结束异步写入
FileStream stream = (FileStream)result.AsyncState;
stream.EndWrite(result);
stream.Close();
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(string data)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n "+
"WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}",
data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
由输出结果可以看到，在使用FileStream.BeginWrite方法后，系统将自动启动CLR线程池中I/O线程。
5.1.2 异步读取
FileStream 中包含 BeginRead 与 EndRead 可以异步调用I/O线程进行读取。
public override IAsyncResult BeginRead ( byte[] array,int offset,int numBytes, AsyncCallback userCallback,Object stateObject)
public override int EndRead(IAsyncResult asyncResult)
其使用方式与BeginWrite和EndWrite相似，AsyncCallback用于绑定回调函数; Object用于传递外部数据。在回调函数只需要使用IAsyncResut.AsyncState就可获取外部数据。EndWrite 方法会返回从流读取到的字节数量。
首先定义 FileData 类，里面包含FileStream对象，byte[] 数组和长度。然后把FileData对象作为外部数据传到回调函数，在回调函数中，把IAsyncResult.AsyncState强制转换为FileData，然后通过FileStream.EndRead（IAsyncResult）结束读取。最后比较一下长度，若读取到的长度与输入的数据长度不一至，则抛出异常。
class Program
{
public class FileData
{
public FileStream Stream;
public int Length;
public byte[] ByteData;
}
static void Main(string[] args)
{
//把线程池的最大值设置为1000
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
ThreadPoolMessage("Start");
ReadFile();
Console.ReadKey();
}
static void ReadFile()
{
byte[] byteData=new byte[80961024];
FileStream stream = new FileStream("File1.sour", FileMode.OpenOrCreate,
FileAccess.ReadWrite, FileShare.ReadWrite, 1024, true);
//把FileStream对象,byte[]对象，长度等有关数据绑定到FileData对象中，以附带属性方式送到回调函数
FileData fileData = new FileData();
fileData.Stream = stream;
fileData.Length = (int)stream.Length;
fileData.ByteData = byteData;
//启动异步读取
stream.BeginRead(byteData, 0, fileData.Length, new AsyncCallback(Completed), fileData);
}
static void Completed(IAsyncResult result)
{
ThreadPoolMessage("Completed");
//把AsyncResult.AsyncState转换为FileData对象，以FileStream.EndRead完成异步读取
FileData fileData = (FileData)result.AsyncState;
int length=fileData.Stream.EndRead(result);
fileData.Stream.Close();
//如果读取到的长度与输入长度不一致，则抛出异常
if (length != fileData.Length)
throw new Exception("Stream is not complete!");
string data=Encoding.ASCII.GetString(fileData.ByteData, 0, fileData.Length);
Console.WriteLine(data.Substring(2,22));
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(string data)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n "+
"WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}",
data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
由输出结果可以看到，在使用FileStream.BeginRead方法后，系统将自动启动CLR线程池中I/O线程。
注意：如果你看到的测试结果正好相反：工作者线程为999，I/O线程为1000，这是因为FileStream的文件容量小于缓冲值1024所致的。此时文件将会一次性读取或写入，而系统将启动工作者线程而非I/O线程来处理回调函数。
5.2 异步操作TCP/IP套接字
在介绍 TCP/IP 套接字前先简单介绍一下 NetworkStream 类，它是用于网络访问的基础数据流。 NetworkStream 提供了好几个方法控制套接字数据的发送与接收, 其中BeginRead、EndRead、BeginWrite、EndWrite 能够实现异步操作，而且异步线程是来自于CLR线程池的I/O线程。
public override int ReadByte ()
public override int Read (byte[] buffer,int offset, int size)
public override void WriteByte (byte value)
public override void Write (byte[] buffer,int offset, int size)
public override IAsyncResult BeginRead (byte [] buffer, int offset, int size, AsyncCallback callback, Object state )
public override int EndRead(IAsyncResult result)
public override IAsyncResult BeginWrite (byte [] buffer, int offset, int size, AsyncCallback callback, Object state )
public override void EndWrite(IAsyncResult result)
若要创建 NetworkStream，必须提供已连接的 Socket。而在.NET中使用TCP/IP套接字不需要直接与Socket打交道，因为.NET把Socket的大部分操作都放在System.Net.TcpListener和System.Net.Sockets.TcpClient里面，这两个类大大地简化了Socket的操作。一般套接字对象Socket包含一个Accept（）方法，此方法能产生阻塞来等待客户端的请求，而在TcpListener类里也包含了一个相似的方法 public TcpClient AcceptTcpClient（）用于等待客户端的请求。此方法将会返回一个TcpClient 对象，通过 TcpClient 的 public NetworkStream GetStream（）方法就能获取NetworkStream对象，控制套接字数据的发送与接收。
下面以一个例子说明异步调用TCP/IP套接字收发数据的过程。
首先在服务器端建立默认地址127.0.0.1用于收发信息，使用此地址与端口500新建TcpListener对象，调用TcpListener.Start 侦听传入的连接请求，再使用一个死循环来监听信息。
在ChatClient类包括有接收信息与发送信息两个功能：当接收到客户端请求时，它会利用 NetworkStream.BeginRead 读取客户端信息，并在回调函数ReceiveAsyncCallback中输出信息内容，若接收到的信息的大小小于1时，它将会抛出一个异常。当信息成功接收后，再使用 NetworkStream.BeginWrite 方法回馈信息到客户端
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//设置CLR线程池最大线程数
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
//默认地址为127.0.0.1
IPAddress ipAddress = IPAddress.Parse("127.0.0.1");
TcpListener tcpListener = new TcpListener(ipAddress, 500);
tcpListener.Start();
//以一个死循环来实现监听
while (true)
{ //调用一个ChatClient对象来实现监听
ChatClient chatClient = new ChatClient(tcpListener.AcceptTcpClient());
}
}
}
public class ChatClient
{
static TcpClient tcpClient;
static byte[] byteMessage;
static string clientEndPoint;
public ChatClient(TcpClient tcpClient1)
{
tcpClient = tcpClient1;
byteMessage = new byte[tcpClient.ReceiveBufferSize];
//显示客户端信息
clientEndPoint = tcpClient.Client.RemoteEndPoint.ToString();
Console.WriteLine("Client's endpoint is " + clientEndPoint);
//使用NetworkStream.BeginRead异步读取信息
NetworkStream networkStream = tcpClient.GetStream();
networkStream.BeginRead(byteMessage, 0, tcpClient.ReceiveBufferSize,
new AsyncCallback(ReceiveAsyncCallback), null);
}
public void ReceiveAsyncCallback(IAsyncResult iAsyncResult)
{
//显示CLR线程池状态
Thread.Sleep(100);
ThreadPoolMessage("\nMessage is receiving");
//使用NetworkStream.EndRead结束异步读取
NetworkStream networkStreamRead = tcpClient.GetStream();
int length=networkStreamRead.EndRead(iAsyncResult);
//如果接收到的数据长度少于1则抛出异常
if (length < 1)
{
tcpClient.GetStream().Close();
throw new Exception("Disconnection!");
}
//显示接收信息
string message = Encoding.UTF8.GetString(byteMessage, 0, length);
Console.WriteLine("Message:" + message);
//使用NetworkStream.BeginWrite异步发送信息
byte[] sendMessage = Encoding.UTF8.GetBytes("Message is received!");
NetworkStream networkStreamWrite=tcpClient.GetStream();
networkStreamWrite.BeginWrite(sendMessage, 0, sendMessage.Length,
new AsyncCallback(SendAsyncCallback), null);
}
//把信息转换成二进制数据，然后发送到客户端
public void SendAsyncCallback(IAsyncResult iAsyncResult)
{
//显示CLR线程池状态
Thread.Sleep(100);
ThreadPoolMessage("\nMessage is sending");
//使用NetworkStream.EndWrite结束异步发送
tcpClient.GetStream().EndWrite(iAsyncResult);
//重新监听
tcpClient.GetStream().BeginRead(byteMessage, 0, tcpClient.ReceiveBufferSize,
new AsyncCallback(ReceiveAsyncCallback), null);
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(string data)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n " +
"WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}\n",
data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
而在客户端只是使用简单的开发方式，利用TcpClient连接到服务器端，然后调用NetworkStream.Write方法发送信息，最后调用NetworkStream.Read方法读取回馈信息
static void Main(string[] args)
{
//连接服务端
TcpClient tcpClient = new TcpClient("127.0.0.1", 500);
//发送信息
NetworkStream networkStream = tcpClient.GetStream();
byte[] sendMessage = Encoding.UTF8.GetBytes("Client request connection!");
networkStream.Write(sendMessage, 0, sendMessage.Length);
networkStream.Flush();
//接收信息
byte[] receiveMessage=new byte[1024];
int count=networkStream.Read(receiveMessage, 0,1024);
Console.WriteLine(Encoding.UTF8.GetString(receiveMessage));
Console.ReadKey();
}
注意观察运行结果，服务器端的异步操作线程都是来自于CLR线程池的I/O线程
5.3 异步WebRequest
System.Net.WebRequest 是 .NET 为实现访问 Internet 的 “请求/响应模型” 而开发的一个 abstract 基类， 它主要有三个子类：FtpWebRequest、HttpWebRequest、FileWebRequest。当使用WebRequest.Create（string uri）创建对象时，应用程序就可以根据请求协议判断实现类来进行操作。FileWebRequest、FtpWebRequest、HttpWebRequest 各有其作用：FileWebRequest 使用 “file://路径” 的URI方式实现对本地资源和内部文件的请求/响应、FtpWebRequest 使用FTP文件传输协议实现文件请求/响应、HttpWebRequest 用于处理HTTP的页面请求/响应。由于使用方法相类似，下面就以常用的HttpWebRequest为例子介绍一下异步WebRequest的使用方法。
在使用ASP.NET开发网站的时候，往往会忽略了HttpWebRequest的使用，因为开发都假设客户端是使用浏览器等工具去阅读页面的。但如果你对REST开发方式有所了解，那对 HttpWebRequest 就应该非常熟悉。它可以在路径参数、头文件、页面主体、Cookie 等多处地方加入请求条件，然后对回复数据进行适当处理。HttpWebRequest 包含有以下几个常用方法用于处理请求/响应：
public override Stream GetRequestStream ()
public override WebResponse GetResponse ()
public override IAsyncResult BeginGetRequestStream ( AsyncCallback callback, Object state )
public override Stream EndGetRequestStream ( IAsyncResult asyncResult )
public override IAsyncResult BeginGetResponse ( AsyncCallback callback, Object state )
public override WebResponse EndGetResponse ( IAsyncResult asyncResult )
其中BeginGetRequestStream、EndGetRequestStream 用于异步向HttpWebRequest对象写入请求信息; BeginGetResponse、EndGetResponse 用于异步发送页面请求并获取返回信息。使用异步方式操作Internet的“请求/响应”，避免主线程长期处于等待状态，而操作期间异步线程是来自CLR线程池的I/O线程。
注意：请求与响应不能使用同步与异步混合开发模式，即当请求写入使用GetRequestStream同步模式，即使响应使用BeginGetResponse异步方法，操作也与GetRequestStream方法在于同一线程内。
下面以简单的例子介绍一下异步请求的用法。
首先为Person类加上可序列化特性，在服务器端建立Hanlder.ashx，通过Request.InputStream 获取到请求数据并把数据转化为String对象，此实例中数据是以 “Id：1” 的形式实现传送的。然后根据Id查找对应的Person对象，并把Person对象写入Response.OutStream 中返还到客户端。
在客户端先把 HttpWebRequird.Method 设置为 "post"，使用异步方式通过BeginGetRequireStream获取请求数据流，然后写入请求数据 “Id:1”。再使用异步方法BeginGetResponse 获取回复数据，最后把数据反序列化为Person对象显示出来。
注意：HttpWebRequire.Method默认为get，在写入请求前必须把HttpWebRequire.Method设置为post,否则在使用BeginGetRequireStream 获取请求数据流的时候，系统就会发出 “无法发送具有此谓词类型的内容正文" 的异常。
Model
namespace Model
{
[Serializable]
public class Person
{
public int ID
{
get;
set;
}
public string Name
{
get;
set;
}
public int Age
{
get;
set;
}
}
}
服务器端
public class Handler : IHttpHandler {
public void ProcessRequest(HttpContext context)
{
//把信息转换为String，找出输入条件Id
byte[] bytes=new byte[1024];
int length=context.Request.InputStream.Read(bytes,0,1024);
string condition = Encoding.Default.GetString(bytes);
int id = int.Parse(condition.Split(new string[] { ":" },
StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries)[1]);
//根据Id查找对应Person对象
var person = GetPersonList().Where(x => x.ID == id).First();
//所Person格式化为二进制数据写入OutputStream
BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
formatter.Serialize(context.Response.OutputStream, person);
}
//模拟源数据
private IList<Person> GetPersonList()
{
var personList = new List<Person>();
var person1 = new Person();
person1.ID = 1;
person1.Name = "Leslie";
person1.Age = 30;
personList.Add(person1);
...........
return personList;
}
public bool IsReusable
{
get { return true;}
}
}
客户端
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
Request();
Console.ReadKey();
}
static void Request()
{
ThreadPoolMessage("Start");
//使用WebRequest.Create方法建立HttpWebRequest对象
HttpWebRequest webRequest = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(
"http://localhost:5700/Handler.ashx");
webRequest.Method = "post";
//对写入数据的RequestStream对象进行异步请求
IAsyncResult result=webRequest.BeginGetRequestStream(
new AsyncCallback(EndGetRequestStream),webRequest);
}
static void EndGetRequestStream(IAsyncResult result)
{
ThreadPoolMessage("RequestStream Complete");
//获取RequestStream
HttpWebRequest webRequest = (HttpWebRequest)result.AsyncState;
Stream stream=webRequest.EndGetRequestStream(result);
//写入请求条件
byte[] condition = Encoding.Default.GetBytes("Id:1");
stream.Write(condition, 0, condition.Length);
//异步接收回传信息
IAsyncResult responseResult = webRequest.BeginGetResponse(
new AsyncCallback(EndGetResponse), webRequest);
}
static void EndGetResponse(IAsyncResult result)
{
//显出线程池现状
ThreadPoolMessage("GetResponse Complete");
//结束异步请求，获取结果
HttpWebRequest webRequest = (HttpWebRequest)result.AsyncState;
WebResponse webResponse = webRequest.EndGetResponse(result);
//把输出结果转化为Person对象
Stream stream = webResponse.GetResponseStream();
BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
var person=(Person)formatter.Deserialize(stream);
Console.WriteLine(string.Format("Person Id:{0} Name:{1} Age:{2}",
person.ID, person.Name, person.Age));
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(string data)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n " +
"WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}\n",
data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
从运行结果可以看到，BeginGetRequireStream、BeginGetResponse方法是使用CLR线程池的I/O线程。
5.4 异步调用WebService
相比TCP/IP套接字，在使用WebService的时候，服务器端需要更复杂的操作处理，使用时间往往会更长。为了避免客户端长期处于等待状态，在配置服务引用时选择 “生成异步操作”，系统可以自动建立异步调用的方式。
以.NET 2.0以前，系统都是使用ASMX来设计WebService，而近年来WCF可说是火热登场，下面就以WCF为例子简单介绍一下异步调用WebService的例子。
由于系统可以自动生成异步方法，使用起来非常简单，首先在服务器端建立服务ExampleService，里面包含方法Method。客户端引用此服务时，选择 “生成异步操作”。然后使用 BeginMethod 启动异步方法， 在回调函数中调用EndMethod结束异步调用。
服务端
[ServiceContract]
public interface IExampleService
{
[OperationContract]
string Method(string name);
}
public class ExampleService : IExampleService
{
public string Method(string name)
{
return "Hello " + name;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(ExampleService));
host.Open();
Console.ReadKey();
host.Close();
}
}
<configuration>
<system.serviceModel>
<services>
<service name="Example.ExampleService">
<endpoint address="" binding="wsHttpBinding" contract="Example.IExampleService">
<identity>
<dns value="localhost" />
</identity>
</endpoint>
<endpoint address="mex" binding="mexHttpBinding" contract="IMetadataExchange" />
<host>
<baseAddresses>
<add baseAddress="http://localhost:7200/Example/ExampleService/" />
</baseAddresses>
</host>
</service>
</services>
</system.serviceModel>
</configuration>
客户端
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//设置最大线程数
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
ThreadPoolMessage("Start");
//建立服务对象，异步调用服务方法
ExampleServiceReference.ExampleServiceClient exampleService = new
ExampleServiceReference.ExampleServiceClient();
exampleService.BeginMethod("Leslie",new AsyncCallback(AsyncCallbackMethod),
exampleService);
Console.ReadKey();
}
static void AsyncCallbackMethod(IAsyncResult result)
{
Thread.Sleep(1000);
ThreadPoolMessage("Complete");
ExampleServiceReference.ExampleServiceClient example =
(ExampleServiceReference.ExampleServiceClient)result.AsyncState;
string data=example.EndMethod(result);
Console.WriteLine(data);
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(string data)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n " +
"WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}\n",
data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
<configuration>
<system.serviceModel>
<bindings>
<wsHttpBinding>
<binding name="WSHttpBinding_IExampleService" closeTimeout="00:01:00"
openTimeout="00:01:00" receiveTimeout="00:10:00" sendTimeout="00:01:00"
bypassProxyOnLocal="false" transactionFlow="false"
hostNameComparisonMode="StrongWildcard" maxBufferPoolSize="524288"
maxReceivedMessageSize="65536" messageEncoding="Text" textEncoding="utf-8"
useDefaultWebProxy="true" allowCookies="false">
<readerQuotas maxDepth="32" maxStringContentLength="8192" maxArrayLength="16384"
maxBytesPerRead="4096" maxNameTableCharCount="16384" />
<reliableSession ordered="true" inactivityTimeout="00:10:00" enabled="false" />
<security mode="Message">
<transport clientCredentialType="Windows" proxyCredentialType="None"
realm="" />
<message clientCredentialType="Windows" negotiateServiceCredential="true"
algorithmSuite="Default" />
</security>
</binding>
</wsHttpBinding>
</bindings>
<client>
<endpoint address="http://localhost:7200/Example/ExampleService/"
binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="WSHttpBinding_IExampleService"
contract="ExampleServiceReference.IExampleService"
name="WSHttpBinding_IExampleService">
<identity>
<dns value="localhost" />
</identity>
</endpoint>
</client>
</system.serviceModel>
</configuration>
注意观察运行结果，异步调用服务时，回调函数都是运行于CLR线程池的I/O线程当中。
六、异步 SqlCommand
从ADO.NET 2.0开始，SqlCommand就新增了几个异步方法执行SQL命令。相对于同步执行方式，它使主线程不需要等待数据库的返回结果，在使用复杂性查询或批量插入时将有效提高主线程的效率。使用异步SqlCommand的时候，请注意把ConnectionString 的 Asynchronous Processing 设置为 true 。
注意：SqlCommand异步操作的特别之处在于线程并不依赖于CLR线程池，而是由Windows内部提供，这比使用异步委托更有效率。但如果需要使用回调函数的时候，回调函数的线程依然是来自于CLR线程池的工作者线程。
SqlCommand有以下几个方法支持异步操作：
public IAsyncResult BeginExecuteNonQuery (......)
public int EndExecuteNonQuery(IAsyncResult)
public IAsyncResult BeginExecuteReader(......)
public SqlDataReader EndExecuteReader(IAsyncResult)
public IAsyncResult BeginExecuteXmlReader (......)
public XmlReader EndExecuteXmlReader(IAsyncResult）
由于使用方式相似，此处就以 BeginExecuteNonQuery 为例子，介绍一下异步SqlCommand的使用。首先建立connectionString,注意把Asynchronous Processing设置为true来启动异步命令，然后把SqlCommand.CommandText设置为 WAITFOR DELAY "0:0:3" 来虚拟数据库操作。再通过BeginExecuteNonQuery启动异步操作，利用轮询方式监测操作情况。最后在操作完成后使用EndExecuteNonQuery完成异步操作。
class Program
{
//把Asynchronous Processing设置为true
static string connectionString = "Data Source=LESLIE-PC;Initial Catalog=Business;“+
"Integrated Security=True;Asynchronous Processing=true";
static void Main(string[] args)
{
//把CLR线程池最大线程数设置为1000
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
ThreadPoolMessage("Start");
//使用WAITFOR DELAY命令来虚拟操作
SqlConnection connection = new SqlConnection(connectionString);
SqlCommand command = new SqlCommand("WAITFOR DELAY '0:0:3';", connection);
connection.Open();
//启动异步SqlCommand操作，利用轮询方式监测操作
IAsyncResult result = command.BeginExecuteNonQuery();
ThreadPoolMessage("BeginRead");
while (!result.AsyncWaitHandle.WaitOne(500))
Console.WriteLine("Main thread do work........");
//结束异步SqlCommand
int count= command.EndExecuteNonQuery(result);
ThreadPoolMessage("\nCompleted");
Console.ReadKey();
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(string data)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n "+
"WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}\n",
data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
注意运行结果，SqlCommand的异步执行线程并不属于CLR线程池。
如果觉得使用轮询方式过于麻烦，可以使用回调函数，但要注意当调用回调函数时，线程是来自于CLR线程池的工作者线程。
class Program
{
//把Asynchronous Processing设置为true
static string connectionString = "Data Source=LESLIE-PC;Initial Catalog=Business;”+
“Integrated Security=True;Asynchronous Processing=true";
static void Main(string[] args)
{
//把CLR线程池最大线程数设置为1000
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
ThreadPoolMessage("Start");
//使用WAITFOR DELAY命令来虚拟操作
SqlConnection connection = new SqlConnection(connectionString);
SqlCommand command = new SqlCommand("WAITFOR DELAY '0:0:3';", connection);
connection.Open();
//启动异步SqlCommand操作，并把SqlCommand对象传递到回调函数
IAsyncResult result = command.BeginExecuteNonQuery(
new AsyncCallback(AsyncCallbackMethod),command);
Console.ReadKey();
}
static void AsyncCallbackMethod(IAsyncResult result)
{
Thread.Sleep(200);
ThreadPoolMessage("AsyncCallback");
SqlCommand command = (SqlCommand)result.AsyncState;
int count=command.EndExecuteNonQuery(result);
command.Connection.Close();
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(string data)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n "+
"WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}\n",
data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
运行结果：
七、并行编程与PLINQ
要使用多线程开发，必须非常熟悉Thread的使用，而且在开发过程中可能会面对很多未知的问题。为了简化开发，.NET 4.0 特别提供一个并行编程库System.Threading.Tasks，它可以简化并行开发，你无需直接跟线程或线程池打交道，就可以简单建立多线程应用程序。此外，.NET还提供了新的一组扩展方法PLINQ，它具有自动分析查询功能，如果并行查询能提高系统效率，则同时运行，如果查询未能从并行查询中受益，则按原顺序查询。下面将详细介绍并行操作的方式。
7.1 泛型委托
使用并行编程可以同时操作多个委托,在介绍并行编程前先简单介绍一下两个泛型委托System.Func<>与System.Action<>。
Func<>是一个能接受多个参数和一个返回值的泛型委托，它能接受0个到16个输入参数, 其中 T1,T2,T3,T4......T16 代表自定的输入类型，TResult为自定义的返回值。
public delegate TResult Func<TResult>（）
public delegate TResult Func<T1，TResult>（T1 arg1）
public delegate TResult Func<T1，T2, TResult>（T1 arg1,T2 arg2）
public delegate TResult Func<T1，T2, T3, TResult>（T1 arg1,T2 arg2,T3 arg3）
public delegate TResult Func<T1，T2, T3, ,T4, TResult>（T1 arg1,T2 arg2,T3 arg3,T4 arg4）
..............
public delegate TResult Func<T1，T2, T3, ,T4, ...... ,T16,TResult>（T1 arg1,T2 arg2,T3 arg3,T4 arg4，...... ,T16 arg16）
Action<>与Func<>十分相似，不同在于Action<>的返回值为void，Action能接受0~16个参数
public delegate void Action<T1>（）
public delegate void Action<T1，T2>（T1 arg1,T2 arg2）
public delegate void Action<T1，T2, T3>（T1 arg1,T2 arg2, T3 arg3）
.............
public delegate void Action<T1，T2, T3, ,T4, ...... ,T16>（T1 arg1,T2 arg2,T3 arg3,T4 arg4，...... ,T16 arg16）
7.2 任务并行库（TPL）
System.Threading.Tasks中的类被统称为任务并行库（Task Parallel Library，TPL），TPL使用CLR线程池把工作分配到CPU，并能自动处理工作分区、线程调度、取消支持、状态管理以及其他低级别的细节操作，极大地简化了多线程的开发。
注意：TPL比Thread更具智能性，当它判断任务集并没有从并行运行中受益，就会选择按顺序运行。但并非所有的项目都适合使用并行开发，创建过多并行任务可能会损害程序的性能，降低运行效率。
TPL包括常用的数据并行与任务并行两种执行方式：
7.2.1 数据并行
数据并行的核心类就是System.Threading.Tasks.Parallel，它包含两个静态方法 Parallel.For 与 Parallel.ForEach, 使用方式与for、foreach相仿。通过这两个方法可以并行处理System.Func<>、System.Action<>委托。
以下一个例子就是利用 public static ParallelLoopResult For( int from, int max, Action<int>) 方法对List<Person>进行并行查询。
假设使用单线程方式查询3个Person对象，需要用时大约6秒，在使用并行方式，只需使用2秒就能完成查询，而且能够避开Thread的繁琐处理。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//设置最大线程数
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
//并行查询
Parallel.For(0, 3,n =>
{
Thread.Sleep(2000); //模拟查询
ThreadPoolMessage(GetPersonList()[n]);
});
Console.ReadKey();
}
//模拟源数据
static IList<Person> GetPersonList()
{
var personList = new List<Person>();
var person1 = new Person();
person1.ID = 1;
person1.Name = "Leslie";
person1.Age = 30;
personList.Add(person1);
...........
return personList;
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(Person person)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("Person ID:{0} Name:{1} Age:{2}\n" +
" CurrentThreadId is {3}\n WorkerThreads is:{4}" +
" CompletionPortThreads is :{5}\n",
person.ID, person.Name, person.Age,
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
观察运行结果，对象并非按照原排列顺序进行查询，而是使用并行方式查询。
若想停止操作，可以利用ParallelLoopState参数，下面以ForEach作为例子。
public static ParallelLoopResult ForEach<TSource>( IEnumerable<TSource> source, Action<TSource, ParallelLoopState> action)
其中source为数据集，在Action<TSource,ParallelLoopState>委托的ParallelLoopState参数当中包含有Break（）和 Stop（）两个方法都可以使迭代停止。Break的使用跟传统for里面的使用方式相似，但因为处于并行处理当中，使用Break并不能保证所有运行能立即停止，在当前迭代之前的迭代会继续执行。若想立即停止操作，可以使用Stop方法，它能保证立即终止所有的操作，无论它们是处于当前迭代的之前还是之后。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//设置最大线程数
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
//并行查询
Parallel.ForEach(GetPersonList(), (person, state) =>
{
if (person.ID == 2)
state.Stop();
ThreadPoolMessage(person);
});
Console.ReadKey();
}
//模拟源数据
static IList<Person> GetPersonList()
{
var personList = new List<Person>();
var person1 = new Person();
person1.ID = 1;
person1.Name = "Leslie";
person1.Age = 30;
personList.Add(person1);
..........
return personList;
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(Person person)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("Person ID:{0} Name:{1} Age:{2}\n" +
" CurrentThreadId is {3}\n WorkerThreads is:{4}" +
" CompletionPortThreads is :{5}\n",
person.ID, person.Name, person.Age,
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
观察运行结果，当Person的ID等于2时，运行将会停止。
当要在多个线程中调用本地变量，可以使用以下方法：
public static ParallelLoopResult ForEach<TSource, TLocal>(IEnumerable<Of TSource>, Func<Of TLocal>, Func<Of TSource,ParallelLoopState,TLocal,TLocal>, Action<Of TLocal>)
其中第一个参数为数据集;
第二个参数是一个Func委托，用于在每个线程执行前进行初始化;
第 三个参数是委托Func<Of T1,T2,T3,TResult>,它能对数据集的每个成员进行迭代，当中T1是数据集的成员，T2是一个ParallelLoopState对 象，它可以控制迭代的状态，T3是线程中的本地变量;
第四个参数是一个Action委托，用于对每个线程的最终状态进行最终操作。
在以下例子中，使用ForEach计算多个Order的总体价格。在ForEach方法中，首先把参数初始化为0f，然后用把同一个Order的多个OrderItem价格进行累加，计算出Order的价格，最后把多个Order的价格进行累加，计算出多个Order的总体价格。
public class Order
{
public int ID;
public float Price;
}
public class OrderItem
{
public int ID;
public string Goods;
public int OrderID;
public float Price;
public int Count;
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//设置最大线程数
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
float totalPrice = 0f;
//并行查询
var parallelResult = Parallel.ForEach(GetOrderList(),
() => 0f, //把参数初始值设为0
(order, state, orderPrice) =>
{
//计算单个Order的价格
orderPrice = GetOrderItem().Where(item => item.OrderID == order.ID)
.Sum(item => item.Price * item.Count);
order.Price = orderPrice;
ThreadPoolMessage(order);
return orderPrice;
},
(finallyPrice) =>
{
totalPrice += finallyPrice;//计算多个Order的总体价格
}
);
while (!parallelResult.IsCompleted)
Console.WriteLine("Doing Work!");
Console.WriteLine("Total Price is:" + totalPrice);
Console.ReadKey();
}
//虚拟数据
static IList<Order> GetOrderList()
{
IList<Order> orderList = new List<Order>();
Order order1 = new Order();
order1.ID = 1;
orderList.Add(order1);
............
return orderList;
}
//虚拟数据
static IList<OrderItem> GetOrderItem()
{
IList<OrderItem> itemList = new List<OrderItem>();
OrderItem orderItem1 = new OrderItem();
orderItem1.ID = 1;
orderItem1.Goods = "iPhone 4S";
orderItem1.Price = 6700;
orderItem1.Count = 2;
orderItem1.OrderID = 1;
itemList.Add(orderItem1);
...........
return itemList;
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(Order order)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("OrderID:{0} OrderPrice:{1}\n" +
" CurrentThreadId is {2}\n WorkerThreads is:{3}" +
" CompletionPortThreads is:{4}\n",
order.ID, order.Price,
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
运行结果
7.2.2 任务并行
在TPL当中还可以使用Parallel.Invoke方法触发多个异步任务,其中 actions 中可以包含多个方法或者委托，parallelOptions用于配置Parallel类的操作。
public static void Invoke(Action[] actions )
public static void Invoke(ParallelOptions parallelOptions, Action[] actions )
下面例子中利用了Parallet.Invoke并行查询多个Person，actions当中可以绑定方法、lambda表达式或者委托，注意绑定方法时必须是返回值为void的无参数方法。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//设置最大线程数
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
//任务并行
Parallel.Invoke(option,
PersonMessage,
()=>ThreadPoolMessage(GetPersonList()[1]),
delegate(){
ThreadPoolMessage(GetPersonList()[2]);
});
Console.ReadKey();
}
static void PersonMessage()
{
ThreadPoolMessage(GetPersonList()[0]);
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(Person person)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("Person ID:{0} Name:{1} Age:{2}\n" +
" CurrentThreadId is {3}\n WorkerThreads is:{4}" +
" CompletionPortThreads is :{5}\n",
person.ID, person.Name, person.Age,
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
//模拟源数据
static IList<Person> GetPersonList()
{
var personList = new List<Person>();
var person1 = new Person();
person1.ID = 1;
person1.Name = "Leslie";
person1.Age = 30;
personList.Add(person1);
..........
return personList;
}
}
运行结果
7.3 Task简介
以Thread创建的线程被默认为前台线程，当然你可以把线程IsBackground属性设置为true，但TPL为此提供了一个更简单的类Task。
Task存在于System.Threading.Tasks命名空间当中，它可以作为异步委托的简单替代品。
通过Task的Factory属性将返回TaskFactory类，以TaskFactory.StartNew（Action）方法可以创建一个新线程，所创建的线程默认为后台线程。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
Task.Factory.StartNew(() => ThreadPoolMessage());
Console.ReadKey();
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage()
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("CurrentThreadId is:{0}\n" +
"CurrentThread IsBackground:{1}\n" +
"WorkerThreads is:{2}\nCompletionPortThreads is:{3}\n",
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
Thread.CurrentThread.IsBackground.ToString(),
a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
运行结果
若要取消处理，可以利用CancellationTakenSource对象，在TaskFactory中包含有方法
public Task StartNew( Action action, CancellationToken cancellationToken )
在方法中加入CancellationTakenSource对象的CancellationToken属性，可以控制任务的运行，调用CancellationTakenSource.Cancel时任务就会自动停止。下面以图片下载为例子介绍一下TaskFactory的使用。
服务器端页面
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head runat="server">
<title></title>
<script type="text/C#" runat="server">
private static List<string> url=new List<string>();
protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
if (!Page.IsPostBack)
{
url.Clear();
Application["Url"] = null;
}
}
protected void CheckBox_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
CheckBox checkBox = (CheckBox)sender;
if (checkBox.Checked)
url.Add(checkBox.Text);
else
url.Remove(checkBox.Text);
Application["Url"]= url;
}
</script>
</head>
<body>
<form id="form1" runat="server" >
<div align="left">
<div align="center" style="float: left;">
<asp:Image ID="Image1" runat="server" ImageUrl="~/Images/A.jpg" /><br />
<asp:CheckBox ID="CheckBox1" runat="server" AutoPostBack="True"
oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="A.jpg" />
</div>
<div align="center" style="float: left">
<asp:Image ID="Image2" runat="server" ImageUrl="~/Images/B.jpg" /><br />
<asp:CheckBox ID="CheckBox2" runat="server" AutoPostBack="True"
oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="B.jpg" />
</div>
<div align="center" style="float: left">
<asp:Image ID="Image3" runat="server" ImageUrl="~/Images/C.jpg" /><br />
<asp:CheckBox ID="CheckBox3" runat="server" AutoPostBack="True"
oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="C.jpg" />
</div>
<div align="center" style="float: left">
<asp:Image ID="Image4" runat="server" ImageUrl="~/Images/D.jpg" /><br />
<asp:CheckBox ID="CheckBox4" runat="server" AutoPostBack="True"
oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="D.jpg" />
</div>
<div align="center" style="float: left">
<asp:Image ID="Image5" runat="server" ImageUrl="~/Images/E.jpg" /><br />
<asp:CheckBox ID="CheckBox5" runat="server" AutoPostBack="True"
oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="E.jpg" />
</div>
</div>
</form>
</body>
</html>
首先在服务器页面中显示多个*.jpg图片，每个图片都有对应的CheckBox检测其选择情况。
所选择图片的路径会记录在Application["Url"]当中传递到Handler.ashx当中。
注意：Application是一个全局变量，此处只是为了显示Task的使用方式，在ASP.NET开发应该慎用Application。
Handler.ashx 处理图片的下载，它从 Application["Url"] 当中获取所选择图片的路径，并把图片转化成byte[]二进制数据。
再把图片的数量，每副图片的二进制数据的长度记录在OutputStream的头部。
最后把图片的二进制数据记入 OutputStream 一并输出。
public class Handler : IHttpHandler
{
public void ProcessRequest(HttpContext context)
{
//获取图片名，把图片数量写OutputStream
List<String> urlList = (List<string>)context.Application["Url"];
context.Response.OutputStream.Write(BitConverter.GetBytes(urlList.Count), 0, 4);
//把图片转换成二进制数据
List<string> imageList = GetImages(urlList);
//把每副图片长度写入OutputStream
foreach (string image in imageList)
{
byte[] imageByte=Convert.FromBase64String(image);
context.Response.OutputStream.Write(BitConverter.GetBytes(imageByte.Length),0,4);
}
//把图片写入OutputStream
foreach (string image in imageList)
{
byte[] imageByte = Convert.FromBase64String(image);
context.Response.OutputStream.Write(imageByte,0,imageByte.Length);
}
}
//获取多个图片的二进制数据
private List<string> GetImages(List<string> urlList)
{
List<string> imageList = new List<string>();
foreach (string url in urlList)
imageList.Add(GetImage(url));
return imageList;
}
//获取单副图片的二进制数据
private string GetImage(string url)
{
string path = "E:/My Projects/Example/WebSite/Images/"+url;
FileStream stream = new FileStream(path, FileMode.Open, FileAccess.Read);
byte[] imgBytes = new byte[10240];
int imgLength = stream.Read(imgBytes, 0, 10240);
return Convert.ToBase64String(imgBytes,0,imgLength);
}
public bool IsReusable
{
get{ return false;}
}
}
客户端
建立一个WinForm窗口，里面加入一个WebBrowser连接到服务器端的Default.aspx页面。
当按下Download按键时，系统就会利用TaskFactory.StartNew的方法建立异步线程，使用WebRequest方法向Handler.ashx发送请求。
接收到回传流时，就会根据头文件的内容判断图片的数量与每副图片的长度，把二进制数据转化为*.jpg文件保存。
系统利用TaskFactory.StartNew(action,cancellationToken) 方式异步调用GetImages方法进行图片下载。
当用户按下Cancel按钮时，异步任务就会停止。值得注意的是，在图片下载时调用了CancellationToken.ThrowIfCancellationRequested方法，目的在检查并行任务的运行情况，在并行任务被停止时释放出OperationCanceledException异常，确保用户按下Cancel按钮时，停止所有并行任务。
public partial class Form1 : Form
{
private CancellationTokenSource tokenSource = new CancellationTokenSource();
public Form1()
{
InitializeComponent();
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
}
private void downloadToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)
{
Task.Factory.StartNew(GetImages,tokenSource.Token);
}
private void cancelToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)
{
tokenSource.Cancel();
}
private void GetImages()
{
//发送请求，获取输出流
WebRequest webRequest = HttpWebRequest.Create("Http://localhost:5800/Handler.ashx");
Stream responseStream=webRequest.GetResponse().GetResponseStream();
byte[] responseByte = new byte[81960];
IAsyncResult result=responseStream.BeginRead(responseByte,0,81960,null,null);
int responseLength = responseStream.EndRead(result);
//获取图片数量
int imageCount = BitConverter.ToInt32(responseByte, 0);
//获取每副图片的长度
int[] lengths = new int[imageCount];
for (int n = 0; n < imageCount; n++)
{
int length = BitConverter.ToInt32(responseByte, (n + 1) * 4);
lengths[n] = length;
}
try
{
//保存图片
for (int n = 0; n < imageCount; n++)
{
string path = string.Format("E:/My Projects/Example/Test/Images/pic{0}.jpg", n);
FileStream file = new FileStream(path, FileMode.Create, FileAccess.ReadWrite);
//计算字节偏移量
int offset = (imageCount + 1) * 4;
for (int a = 0; a < n; a++)
offset += lengths[a];
file.Write(responseByte, offset, lengths[n]);
file.Flush();
//模拟操作
Thread.Sleep(1000);
//检测CancellationToken变化
tokenSource.Token.ThrowIfCancellationRequested();
}
}
catch (OperationCanceledException ex)
{
MessageBox.Show("Download cancel!");
}
}
}
7.4 并行查询（PLINQ）
并行 LINQ (PLINQ) 是 LINQ 模式的并行实现，主要区别在于 PLINQ 尝试充分利用系统中的所有处理器。 它利用所有处理器的方法，把数据源分成片段，然后在多个处理器上对单独工作线程上的每个片段并行执行查询， 在许多情况下，并行执行意味着查询运行速度显著提高。但这并不说明所有PLINQ都会使用并行方式，当系统测试要并行查询会对系统性能造成损害时，那将自动化地使用同步执行。
在System.Linq.ParallelEnumerable类中，包含了并行查询的大部分方法。
7.4.1 AsParallel
通常想要实现并行查询，只需向数据源添加 AsParallel 查询操作即可。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var personList=GetPersonList().AsParallel()
.Where(x=>x.Age>30);
Console.ReadKey();
}
//模拟源数据
static IList<Person> GetPersonList()
{
var personList = new List<Person>();
var person1 = new Person();
person1.ID = 1;
person1.Name = "Leslie";
person1.Age = 30;
personList.Add(person1);
...........
return personList;
}
}
7.4.2 AsOrdered
若要使查询结果必须保留源序列排序方式，可以使用AsOrdered方法。
AsOrdered依然使用并行方式，只是在查询过程加入额外信息，在并行结束后把查询结果再次进行排列。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var personList=GetPersonList().AsParallel().AsOrdered()
.Where(x=>x.Age<30);
Console.ReadKey();
}
static IList<Person> GetPersonList()
{......}
}
7.4.3 WithDegreeOfParallelism
默认情况下，PLINQ 使用主机上的所有处理器，这些处理器的数量最多可达 64 个。
通过使用 WithDegreeOfParallelism(Of TSource) 方法，可以指示 PLINQ 使用不多于指定数量的处理器。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var personList=GetPersonList().AsParallel().WithDegreeOfParallelism(2)
.Where(x=>x.Age<30);
Console.ReadKey();
}
static IList<Person> GetPersonList()
{.........}
}
7.4.4 ForAll
如果要对并行查询结果进行操作，一般会在for或foreach中执行，执行枚举操作时会使用同步方式。
有见及此，PLINQ中包含了ForAll方法，它可以使用并行方式对数据集进行操作。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
GetPersonList().AsParallel().ForAll(person =>{
ThreadPoolMessage(person);
});
Console.ReadKey();
}
static IList<Person> GetPersonList()
{.......}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(Person person)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("Person ID:{0} Name:{1} Age:{2}\n" +
" CurrentThreadId is {3}\n WorkerThreads is:{4}" +
" CompletionPortThreads is :{5}\n",
person.ID, person.Name, person.Age,
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
运行结果
7.4.5 WithCancellation
如果需要停止查询，可以使用 WithCancellation(Of TSource) 运算符并提供 CancellationToken 实例作为参数。
与第三节Task的例子相似，如果标记上的 IsCancellationRequested 属性设置为 true，则 PLINQ 将会注意到它，并停止所有线程上的处理，然后引发 OperationCanceledException。这可以保证并行查询能够立即停止。
class Program
{
static CancellationTokenSource tokenSource = new CancellationTokenSource();
static void Main(string[] args)
{
Task.Factory.StartNew(Cancel);
try
{
GetPersonList().AsParallel().WithCancellation(tokenSource.Token)
.ForAll(person =>
{
ThreadPoolMessage(person);
});
}
catch (OperationCanceledException ex)
{ }
Console.ReadKey();
}
//在10~50毫秒内发出停止信号
static void Cancel()
{
Random random = new Random();
Thread.Sleep(random.Next(10,50));
tokenSource.Cancel();
}
static IList<Person> GetPersonList()
{......}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(Person person)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("Person ID:{0} Name:{1} Age:{2}\n" +
" CurrentThreadId is {3}\n WorkerThreads is:{4}" +
" CompletionPortThreads is :{5}\n",
person.ID, person.Name, person.Age,
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
八、定时器与锁
8.1定时器
若要长期定时进行一些工作，比如像邮箱更新，实时收听信息等等，可以利用定时器Timer进行操作。
在System.Threading命名空间中存在Timer类与对应的TimerCallback委托，它可以在后台线程中执行一些长期的定时操作，使主线程不受干扰。
Timer类中最常用的构造函数为 public Timer( timerCallback , object , int , int )
timerCallback委托可以绑定执行方法，执行方法必须返回void，它可以是无参数方法，也可以带一个object参数的方法。
第二个参数是为 timerCallback 委托输入的参数对象。
第三个参数是开始执行前等待的时间。
第四个参数是每次执行之间的等待时间。
开发实例
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
TimerCallback callback = new TimerCallback(ThreadPoolMessage);
Timer t = new Timer(callback,"Hello Jack! ", 0, 1000);
Console.ReadKey();
}
//显示线程池现状
static void ThreadPoolMessage(object data)
{
int a, b;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is:{1}\n" +
" CurrentThread IsBackground:{2}\n" +
" WorkerThreads is:{3}\n CompletionPortThreads is:{4}\n",
data + "Time now is " + DateTime.Now.ToLongTimeString(),
Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
Thread.CurrentThread.IsBackground.ToString(),
a.ToString(), b.ToString());
Console.WriteLine(message);
}
}
注意观察运行结果，每次调用Timer绑定的方法时不一定是使用同一线程，但线程都会是来自工作者线程的后台线程。
8.2 锁
在使用多线程开发时，存在一定的共用数据，为了避免多线程同时操作同一数据，.NET提供了lock、Monitor、Interlocked等多个锁定数据的方式。
8.2.1 lock
lock的使用比较简单，如果需要锁定某个对象时，可以直接使用lock(this)的方式。
private void Method()
{
lock(this)
{
//在此进行的操作能保证在同一时间内只有一个线程对此对象操作
}
}
如果操作只锁定某段代码，可以事先建立一个object对象，并对此对象进行操作锁定，这也是.net提倡的锁定用法。
class Control
{
private object obj=new object();
public void Method()
{
lock(obj)
{.......}
}
}
8.2.2 Montior
Montior存在于System.Thread命名空间内，相比lock，Montior使用更灵活。
它存在 Enter, Exit 两个方法，它可以对对象进行锁定与解锁，比lock使用更灵活。
class Control
{
private object obj=new object();
public void Method()
{
Monitor.Enter(obj);
try
{......}
catch(Excetion ex)
{......}
finally
{
Monitor.Exit(obj);
}
}
}
使用try的方式，能确保程序不会因死锁而释放出异常！
而且在finally中释放obj对象能够确保无论是否出现死锁状态，系统都会释放obj对象。
而且Monitor中还存在Wait方法可以让线程等待一段时间，然后在完成时使用Pulse、PulseAll等方法通知等待线程。
8.2.3 Interlocked
Interlocked存在于System.Thread命名空间内，它的操作比Monitor使用更简单。
它存在CompareExchange、Decrement、Exchange、Increment等常用方法让参数在安全的情况进行数据交换。
Increment、Decrement 可以使参数安全地加1或减1并返回递增后的新值。
class Example
{
private int a=1;
public void AddOne()
{
int newA=Interlocked.Increment(ref a);
}
}
xchange可以安全地变量赋值。
public void SetData()
{
Interlocked.Exchange(ref a,100);
}
CompareExchange使用特别方便，它相当于if的用法，当a等于1时，则把100赋值给a。
public void CompareAndExchange() {
Interlocked.CompareExchange(ref a,100,1);
}
结束语
熟悉掌握多线程开发，对提高系统工作效率非常有帮助，尤其是回调方法与最近火热的并行编程更应该引起各位的重视。
在下用了较长的时间总结所用过的多线程开发方式，希望本篇文章能对各位的学习研究有所帮助，当中有所错漏的地方敬请点评
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