C#线程学习笔记二:线程池中的工作者线程
本笔记摘抄自:https://www.cnblogs.com/zhili/archive/2012/07/18/threadpool.html,记录一下学习过程以备后续查用。
一、线程池基础
首先,创建和销毁线程是一个要耗费大量时间的过程,其次,太多的线程也会浪费内存资源,所以通过thread类来创建过多的线程反而有损于性能。为了改善这样
的问题 ,.net中就引入了线程池。
线程池形象的表示就是存放应用程序中使用的线程的一个集合(就是放线程的地方,这样线程都放在一个地方就好管理了)。
clr初始化时,线程池中是没有线程的,在内部, 线程池维护了一个操作请求队列。当应用程序想执行一个异步操作时,就调用一个方法,将一个任务放到线程池
的队列中,线程池代码从队列中提取任务,将这个任务委派给一个线程池线程去执行,当线程池线程完成任务时,线程不会被销毁,而是返回到线程池中,等待响应另
一个请求。由于线程不被销毁, 这样就可以避免因为创建线程所产生的性能损失。
msdn表述:
“线程池经常用在服务器应用程序中,每一个新进来的需求被分配给一个线程池中的线程,这样该需求能被异步的执行,没有阻碍主线程或推迟后继需求的处理。”
注意:通过线程池创建的线程默认为后台线程,优先级默认为normal。
二、通过线程池的工作者线程实现异步
2.1创建工作者线程的方法
public static bool queueuserworkitem (waitcallback callback);
public static bool queueuserworkitem(waitcallback callback, object state);
这两个方法向线程池的队列添加一个工作项(work item)以及一个可选的状态数据,然后,这两个方法就会立即返回。
工作项其实就是由callback参数标识的一个方法,该方法将由线程池线程执行。同时写的回调方法必须匹配system.threading.waitcallback委托类型,定义为:
public delegate void waitcallback(object state);
下面演示如何通过线程池线程来实现异步调用:
class program { static void main(string[] args) { #region 通过线程池的工作者线程实现异步 //设置线程池中工作者线程最大数量为1000,i/o线程最大数量为1000。 threadpool.setmaxthreads(1000, 1000); console.writeline("main thread: queue an asynchronous method."); printmessage("main thread start."); //把工作项添加到队列中,此时线程池会用工作者线程去执行回调方法。 threadpool.queueuserworkitem(asyncmethod); console.read(); #endregion } /// <summary> /// 打印线程池信息 /// </summary> /// <param name="data"></param> private static void printmessage(string data) { // 获得线程池中可用的工作者线程数量及i/o线程数量 threadpool.getavailablethreads(out int workthreadnumber, out int iothreadnumber); console.writeline("{0}\n currentthreadid is:{1}\n currentthread is background:{2}\n workerthreadnumber is:{3}\n iothreadnumbers is:{4}\n", data, thread.currentthread.managedthreadid, thread.currentthread.isbackground.tostring(), workthreadnumber.tostring(), iothreadnumber.tostring()); } /// <summary> /// 异步方法:必须匹配waitcallback委托 /// </summary> /// <param name="state"></param> private static void asyncmethod(object state) { thread.sleep(1000); printmessage("asynchoronous method."); console.writeline("asynchoronous thread has worked."); } }
运行结果如下:
从结果中可以看出,线程池中的可用的工作者线程少了一个,用去执行回调方法了。
threadpool.queueuserworkitem(waitcallback callback,object state) 方法可以把object对象作为参数传送到回调函数中,使用方法与
threadpool.queueuserworkitem(waitcallback callback)类似,这里就不列出了。
2.2 协作式取消
.net framework提供了取消操作的模式, 这个模式是协作式的。为了取消一个操作,首先必须创建一个system.threading.cancellationtokensource对象。
下面代码演示协作式取消的使用,主要实现当用户在控制台敲下回车键后就停止数数方法。
class program { static void main(string[] args) { #region 协作式取消 threadpool.setmaxthreads(1000, 1000); console.writeline("main thread run."); printmessage("start"); run(); console.readkey(); #endregion } /// <summary> /// 打印线程池信息 /// </summary> /// <param name="data"></param> private static void printmessage(string data) { //获得线程池中可用的工作者线程数量及i/o线程数量 threadpool.getavailablethreads(out int workthreadnumber, out int iothreadnumber); console.writeline("{0}\n currentthreadid is:{1}\n currentthread is background:{2}\n workerthreadnumber is:{3}\n iothreadnumbers is:{4}\n", data, thread.currentthread.managedthreadid, thread.currentthread.isbackground.tostring(), workthreadnumber.tostring(), iothreadnumber.tostring()); } /// <summary> /// 运行工作者线程(包含协作式取消) /// </summary> private static void run() { cancellationtokensource cts = new cancellationtokensource(); //这里是用lambda表达式的写法,效果一样。 //threadpool.queueuserworkitem(obj => count(cts.token, 1000)); threadpool.queueuserworkitem(callback, cts.token); console.writeline("press enter key to cancel the operation.\n"); console.readline(); //传达取消请求 cts.cancel(); } /// <summary> /// 回调函数 /// </summary> /// <param name="state"></param> private static void callback(object state) { thread.sleep(1000); printmessage("asynchoronous method start."); cancellationtoken token = (cancellationtoken)state; count(token, 1000); } /// <summary> /// 数数 /// </summary> /// <param name="token"></param> /// <param name="countto"></param> private static void count(cancellationtoken token, int countto) { for (int i = 1; i <= countto; i++) { if (token.iscancellationrequested) { console.writeline("count is canceled."); break; } console.writeline(i); thread.sleep(300); } console.writeline("count has done."); } }
运行结果如下:
三、使用委托实现异步
涉及术语解释--异步编程模型:
apm 异步编程模型(asynchronous programming model)
eap 基于事件的异步编程模式(event-based asynchronous pattern)
tap 基于任务的异步编程模式(task-based asynchronous pattern)
通过调用threadpool的queueuserworkitem方法来来启动工作者线程非常方便,但委托waitcallback指向的是带有一个参数的无返回值的方法。如果我们实际操作中
需要有返回值,或者需要带有多个参数, 这时通过这样的方式就难以实现了。 为了解决这样的问题,我们可以通过委托来建立工作这线程。
下面代码演示使用委托实现异步:
class program { //使用委托实现异步,是使用了异步编程模型apm。 private delegate string threaddelegate(); static void main(string[] args) { #region 使用委托实现异步 threadpool.setmaxthreads(1000, 1000); printmessage("main thread start."); //实例化委托 threaddelegate threaddelegate = new threaddelegate(asyncmethod); //异步调用委托 iasyncresult result = threaddelegate.begininvoke(null, null); //获取结果并打印 string returndata = threaddelegate.endinvoke(result); console.writeline(returndata); console.readline(); #endregion } /// <summary> /// 异步方法 /// </summary> /// <returns></returns> private static string asyncmethod() { thread.sleep(1000); printmessage("asynchoronous method."); return "method has completed."; } }
运行结果如下:
四、任务
同样,任务的引入也是为了解决通过threadpool.queueuserworkitem中限制的问题。
下面代码演示通过任务来实现异步:
4.1 使用任务来实现异步
class program { static void main(string[] args) { #region 使用任务实现异步 threadpool.setmaxthreads(1000, 1000); printmessage("main thread start."); //调用构造函数创建task对象 task<int> task = new task<int>(n => asyncmethod((int)n), 10); //启动任务 task.start(); //等待任务完成 task.wait(); console.writeline("the method result is: " + task.result); console.readline(); #endregion } /// <summary> /// 异步方法 /// </summary> /// <param name="n"></param> /// <returns></returns> private static int asyncmethod(int n) { thread.sleep(1000); printmessage("asynchoronous method."); int sum = 0; for (int i = 1; i < n; i++) { //运算溢出检查 checked { sum += i; } } return sum; } }
运行结果如下:
4.2 取消任务
如果要取消任务, 同样也可以cancellationtokensource对象来取消。
下面代码演示取消一个任务:
class program { static void main(string[] args) { #region 取消任务 threadpool.setmaxthreads(1000, 1000); printmessage("main thread start."); cancellationtokensource cts = new cancellationtokensource(); //调用构造函数创建task对象,将一个cancellationtoken传给task构造器从而使task和cancellationtoken关联起来。 task<int> task = new task<int>(n => asyncmethod(cts.token, (int)n), 10); //启动任务 task.start(); //延迟取消任务 thread.sleep(3000); //取消任务 cts.cancel(); console.writeline("the method result is: " + task.result); console.readline(); #endregion } /// <summary> /// 异步方法 /// </summary> /// <param name="ct"></param> /// <param name="n"></param> /// <returns></returns> private static int asyncmethod(cancellationtoken ct, int n) { thread.sleep(1000); printmessage("asynchoronous method."); int sum = 0; try { for (int i = 1; i < n; i++) { //当cancellationtokensource对象调用cancel方法时,就会引起operationcanceledexception异常, //通过调用cancellationtoken的throwifcancellationrequested方法来定时检查操作是否已经取消, //这个方法和cancellationtoken的iscancellationrequested属性类似。 ct.throwifcancellationrequested(); thread.sleep(500); //运算溢出检查 checked { sum += i; } } } catch (exception e) { console.writeline("exception is:" + e.gettype().name); console.writeline("operation is canceled."); } return sum; } }
运算结果如下:
4.3 任务工厂
同样也可以通过任务工厂taskfactory类型来实现异步操作。
class program { static void main(string[] args) { #region 使用任务工厂实现异步 threadpool.setmaxthreads(1000, 1000); task.factory.startnew(() => printmessage("main thread.")); console.read(); #endregion } /// <summary> /// 打印线程池信息 /// </summary> /// <param name="data"></param> private static void printmessage(string data) { //获得线程池中可用的工作者线程数量及i/o线程数量 threadpool.getavailablethreads(out int workthreadnumber, out int iothreadnumber); console.writeline("{0}\n currentthreadid is:{1}\n currentthread is background:{2}\n workerthreadnumber is:{3}\n iothreadnumbers is:{4}\n", data, thread.currentthread.managedthreadid, thread.currentthread.isbackground.tostring(), workthreadnumber.tostring(), iothreadnumber.tostring()); } }
运行结果如下:
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