C# 線程（五）：線程池 - KeenLeung－IT工程師數位筆記本

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在多線程的程序中，經常會出現兩種情況：

一種情況：應用程序中，線程把大部分的時間花費在等待狀態，等待某個事件發生，然后才能給予響應

這一般使用ThreadPool（線程池）來解決；

另一種情況：線程平時都處于休眠狀態，只是周期性地被喚醒

這一般使用Timer（定時器）來解決；

ThreadPool類提供一個由系統維護的線程池（可以看作一個線程的容器），該容器需要 Windows 2000 以上系統支持，因為其中某些方法調用了只有高版本的Windows才有的API函數。

將線程安放在線程池里，需使用ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法，該方法的原型如下：

//將一個線程放進線程池，該線程的Start()方法將調用WaitCallback代理對象代表的函數

public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback);

//重載的方法如下，參數object將傳遞給WaitCallback所代表的方法

public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback, object);

ThreadPool類是一個靜態類，你不能也不必要生成它的對象。而且一旦使用該方法在線程池中添加了一個項目，那么該項目將是無法取消的。

在這里你無需自己建立線程，只需把你要做的工作寫成函數，然后作為參數傳遞給ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法就行了，傳遞的方法就是依靠WaitCallback代理對象，而線程的建立、管理、運行等工作都是由系統自動完成的，你無須考慮那些復雜的細節問題。

ThreadPool 的用法：

首先程序創建了一個ManualResetEvent對象，該對象就像一個信號燈，可以利用它的信號來通知其它線程。

本例中，當線程池中所有線程工作都完成以后，ManualResetEvent對象將被設置為有信號，從而通知主線程繼續運行。

ManualResetEvent對象有幾個重要的方法：

初始化該對象時，用戶可以指定其默認的狀態（有信號/無信號）；

在初始化以后，該對象將保持原來的狀態不變，直到它的Reset()或者Set()方法被調用：

Reset()方法：將其設置為無信號狀態；

Set()方法：將其設置為有信號狀態。

WaitOne()方法：使當前線程掛起，直到ManualResetEvent對象處于有信號狀態，此時該線程將被激活。然后，程序將向線程池中添加工作項，這些以函數形式提供的工作項被系統用來初始化自動建立的線程。當所有的線程都運行完了以后，ManualResetEvent.Set()方法被調用，因為調用了ManualResetEvent.WaitOne()方法而處在等待狀態的主線程將接收到這個信號，于是它接著往下執行，完成后邊的工作。

ThreadPool 的用法示例：

using System;
using System.Collections;
using System.Threading;

namespace ThreadExample
{
    //這是用來保存信息的數據結構，將作為參數被傳遞
    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;
　　}

　　//線程池里的線程將調用Beta()方法
　　public void Beta(Object state)
　　{
　　    //輸出當前線程的hash編碼值和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) 
      {
　　　　    //如果當前的Hash表中沒有當前線程的Hash值，則添加之
　　　　    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()操作是一個原子操作，具體請看下面說明
          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;//允許線程池中運行最多10個線程
                //新建ManualResetEvent對象并且初始化為無信號狀態
                ManualResetEvent eventX = new ManualResetEvent(false);
                Console.WriteLine("Queuing {0} items to Thread Pool", MaxCount);
                Alpha oAlpha = new Alpha(MaxCount); 
                //創建工作項
                //注意初始化oAlpha對象的eventX屬性
                oAlpha.eventX = eventX;
                Console.WriteLine("Queue to Thread Pool 0");
                try
                {
                    //將工作項裝入線程池 
                    //這里要用到Windows 2000以上版本才有的API，所以可能出現NotSupportException異常
                    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)//如果當前系統支持ThreadPool的方法.
                {
                    for (int iItem=1;iItem < MaxCount;iItem++)
                    {
                        //插入隊列元素
                        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，即線程調用ManualResetEvent.Set()方法
                    eventX.WaitOne(Timeout.Infinite,true);
                    //WaitOne()方法使調用它的線程等待直到eventX.Set()方法被調用
                    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;
            }
        }
    }
}

View Code

程序中應該引起注意的地方：

SomeState類是一個保存信息的數據結構，它在程序中作為參數被傳遞給每一個線程，因為你需要把一些有用的信息封裝起來提供給線程，而這種方式是非常有效的。

程序出現的InterLocked類也是專為多線程程序而存在的，它提供了一些有用的原子操作。

原子操作：就是在多線程程序中，如果這個線程調用這個操作修改一個變量，那么其他線程就不能修改這個變量了，這跟lock關鍵字在本質上是一樣的。

輸出結果：

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