C#线程学习笔记三:线程池中的I/O线程
本笔记摘抄自:https://www.cnblogs.com/zhili/archive/2012/07/20/multithreads.html,记录一下学习过程以备后续查用。
一、i/o线程实现对文件的异步
1.1 i/o线程介绍:
对于线程所执行的任务来说,可以把线程分为两种类型:工作者线程和i/o线程。
工作者线程用来完成一些计算的任务,在任务执行的过程中,需要cpu不间断地处理,所以,在工作者线程的执行过程中,cpu和线程的资源是充分利用的。
i/o线程主要用来完成输入和输出的工作,在这种情况下, 计算机需要i/o设备完成输入和输出的任务。在处理过程中,cpu是不需要参与处理过程的,此时正在运行的线程
将处于等待状态,只有等任务完成后才会有事可做, 这样就造成线程资源浪费的问题。为了解决这样的问题,可以通过线程池来解决这样的问题,让线程池来管理线程。
对于i/o线程,我们可以将输入输出操作分成三个步骤:启动、实际输入输出、处理结果。用于实际输入输出可由硬件完成,并不需要cpu的参与,而启动和处理结果也可以
不在同一个线程上,这样就可以充分利用线程资源。在.net中通过以begin开头的方法来完成启动,以end开头的方法来处理结果,这两个方法可以运行在不同的线程,这样我们
就实现了异步编程了。
1.2 .net中如何使用异步
注意:
其实当我们调用begin开头的方法,就是将一个i/o线程排入到线程池中(由.net机制帮我们实现)。
注:工作者线程由线程池管理,直接调用threadpool.queueuserworkitem方法来将工作者线程排入到线程池中。
在.net framework中的fcl中有许多类型能够对异步操作提供支持,其中在filestream类中就提供了对文件的异步操作的方法。
filestream类要调用i/o线程要实现异步操作,首先要建立一个filestream对象,然后通过下面的构造函数来初始化filestream对象实现异步操作(异步读取和异步写入):
public filestream (string path, filemode mode, fileaccess access, fileshare share,int buffersize,bool useasync)
其中path代表文件的相对路径或绝对路径,mode代表如何打开或创建文件,access代表访问文件的方式,share代表文件如何由进程共享,buffersize代表缓冲区的大小,
useasync代表使用异步i/o还是同步i/o,设置为true时,表示使用异步i/o。
下面代码演示异步写入文件:
class program { static void main(string[] args) { #region i/o线程:异步写入文件 const int maxsize = 100000; threadpool.setmaxthreads(1000, 1000); printmessage("main thread start."); //初始化filestream对象 filestream filestream = new filestream("test.txt", filemode.openorcreate, fileaccess.readwrite, fileshare.readwrite, 100, true); //打印文件流打开的方式 console.writeline("filestream is {0}opened with asynchronously.", filestream.isasync ? "" : "not "); byte[] writebytes = new byte[maxsize]; string writemessage = "an operation use asynchronous method to write message......"; writebytes = encoding.unicode.getbytes(writemessage); console.writeline("message sizes is:{0} bytes.\n", writebytes.length); //调用异步写入方法将信息写入到文件中 filestream.beginwrite(writebytes, 0, writebytes.length, new asynccallback(endwritecallback), filestream); filestream.flush(); 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> /// 当数据写入文件完成后调用此方法来结束异步写操作 /// </summary> /// <param name="asyncresult"></param> private static void endwritecallback(iasyncresult asyncresult) { thread.sleep(500); printmessage("asynchronous method start."); filestream filestream = asyncresult.asyncstate as filestream; //结束异步写入数据 filestream.endwrite(asyncresult); filestream.close(); } }
运行结果如下:
从运行结果可以看出,此时是调用线程池中的i/o线程去执行回调函数的,同时在项目的bin\debug文件目录下生成了一个test.txt文件。
下面代码演示异步读取文件:
class program { //异步读取文件 const int maxsize = 1024; private static readonly byte[] readbytes = new byte[maxsize]; static void main(string[] args) { #region i/o线程:异步读取文件 threadpool.setmaxthreads(1000, 1000); printmessage("main thread start."); // 初始化filestream对象 filestream filestream = new filestream("test.txt", filemode.openorcreate, fileaccess.readwrite, fileshare.readwrite, 100, false); // 异步读取文件内容 filestream.beginread(readbytes, 0, readbytes.length, new asynccallback(endreadcallback), filestream); 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> /// 当数据读取文件完成后调用此方法来结束异步写操作 /// </summary> /// <param name="asyncresult"></param> private static void endreadcallback(iasyncresult asyncresult) { thread.sleep(1000); printmessage("asynchronous method start."); // 把asyncresult.asyncstate转换为state对象 filestream readstream = (filestream)asyncresult.asyncstate; int readlength = readstream.endread(asyncresult); if (readlength <= 0) { console.writeline("read error."); return; } string readmessage = encoding.unicode.getstring(readbytes, 0, readlength); console.writeline("read message is :" + readmessage); readstream.close(); } }
运行结果如下:
二、i/o线程实现对请求的异步
我们同样可以利用i/o线程来模拟浏览器对服务器请求的异步操作,在.net类库中的webrequest类提供了异步请求的支持。
下面代码演示异步请求:
class program { static void main(string[] args) { #region i/o线程:异步请求 threadpool.setmaxthreads(1000, 1000); printmessage("main thread start."); // 发出一个异步web请求 webrequest webrequest = webrequest.create("https://www.cnblogs.com/"); webrequest.begingetresponse(processwebresponse, webrequest); 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> /// web请求回调函数 /// </summary> /// <param name="result"></param> private static void processwebresponse(iasyncresult result) { thread.sleep(500); printmessage("asynchronous method start."); webrequest webrequest = (webrequest)result.asyncstate; using (webresponse wr = webrequest.endgetresponse(result)) { console.writeline("content length is : " + wr.contentlength); } } }
运行结果如下:
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