C# · 12月 28, 2021

C#多线程学习之(四)使用线程池进行多线程的自动管理

本文实例讲述了C#多线程学习之使用线程池进行多线程的自动管理。分享给大家供大家参考。具体如下:

在多线程的程序中,经常会出现两种情况:

一种情况: 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,然后才能给予响应
这一般使用ThreadPool(线程池)来解决;

另一种情况: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。

在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()方法:将其设置为无信号状态;
Set()方法:将其设置为有信号状态。
WaitOne()方法: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。

ThreadPool 的用法示例:

using System;using System.Collections;using System.Threading;namespace ThreadExample{ //这是用来保存信息的数据结构,将作为参数被传递 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;}//线程池里的线程将调用Beta()方法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.GetHashCode()=={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; } int iX = 2000; Thread.Sleep(iX); //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 int Main(string[] args) { Console.WriteLine(“Thread Pool Sample:”); bool W2K = false; int MaxCount = 10;//允许线程池中运行最多10个线程 //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); Alpha oAlpha = new Alpha(MaxCount); //创建工作项 //注意初始化oAlpha对象的eventX属性 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NotSupportException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-Windows 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(); return 0; } } }}

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,它在程序中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。

我们应该彻底地分析上面的程序,把握住线程池的本质,理解它存在的意义是什么,这样才能得心应手地使用它。

希望本文所述对大家的C#程序设计有所帮助。