C# 多线程的自动管理(线程池)

在多线程的程序中,经常会出现两种情况:
   1. 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,然后给予响应。这一般使用 ThreadPool(线程池)来解决。 
   2. 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。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():
        将其设置为无信号状态;
    Set():
        将其设置为有信号状态。
    WaitOne():
        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。

using System;
using System.Collections;
using System.Threading;
 
namespace ThreadExample
{
    /// <summary>
    /// 这是用来保存信息的数据结构,将作为参数被传递
    /// </summary>
    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;
        }
 
        /// <summary>
        /// 线程池里的线程将调用 Beta()方法
        /// </summary>
        /// <param name="state"></param> 
        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.GetHash Code()=={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;
            }
 
            Thread.Sleep(2000);
            // 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 void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Thread Pool Sample:");
            
            bool W2K = false;
 
            // 允许线程池中运行最多 10 个线程 
            int MaxCount = 10;
 
            // 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);
 
            // 注意初始化 oAlpha 对象的 eventX 属性 
            Alpha oAlpha = new Alpha(MaxCount);            
            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 NotSupp ortException 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-Wind ows 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();
        }
    }
}

    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。

posted on 2012-04-01 19:42  SkySoot  阅读(46915)  评论(0编辑  收藏  举报

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