《CLR Via C# 第3版》筆記之（十八） - 線程池

利用線程池可以對線程進行有效的控制，使得線程能夠更好的協作。

在我們實際使用線程時，應當盡量使用線程池來構造線程，避免直接new一個線程。

主要内容：

控制資源消耗

提高線程性能

取消運作中的線程

線程池(ThreadPool)啟動線程的方法很簡單，和上一篇直接new一個線程類似，也有帶參數和不帶參數兩種。

<code>public</code> <code>static</code> <code>bool</code> <code>QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack);</code>

<code>public</code> <code>static</code> <code>bool</code> <code>QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack,</code><code>object</code> <code>state);</code>

其中的WaitCallback委托定義如下：

<code>public</code> <code>delegate</code> <code>void</code> <code>WaitCallback(</code><code>object</code> <code>state);</code>

那麼，線程池是如何有效的控制系統資源的消耗的呢？

它的原理非常簡單：

線程池中維護一個請求隊列，當應用程式有異步的請求時，将此請求(比如請求A)發送到線程池。

線程池将請求A放入請求隊列中，然後建立一個線程(比如線程A)來處理請求A。

請求A處理完成後，線程池不會銷毀線程A，而是使用線程A來處理請求隊列中的下一個請求(比如請求B)。

當請求過多時，線程池才會再建立一些線程來加快處理請求隊列中的請求。（注1）

當請求隊列為空時，線程池會銷毀一些空閑時間比較長的線程。（注2）

注1：保證所有的請求由少量線程處理，減少系統資源的消耗，同時減少了線程建立，銷毀的次數。

注2：空閑時間多長才銷毀線程是由CLR決定的，不同版本的CLR這個時間可能不同。

下面通過一個例子來看看，線程池是如何節約系統資源的。

首先看看直接new線程時，系統資源是如何變化的。

<code>using</code> <code>System;</code>

<code>using</code> <code>System.Threading;</code>

<code>public</code> <code>class</code> <code>CLRviaCSharp_18</code>

<code> </code><code>static</code> <code>void</code> <code>Main(</code><code>string</code><code>[] args)</code>

<code> </code><code>Console.WriteLine(</code><code>"Main Thread"</code><code>);</code>

<code> </code><code>Thread t =</code><code>new</code> <code>Thread(ThreadMethod);</code>

<code> </code><code>t.Start(i);</code>

<code> </code><code>Console.ReadKey(</code><code>true</code><code>);</code>

<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>ThreadMethod(</code><code>object</code> <code>state)</code>

<code> </code><code>Console.WriteLine(</code><code>"This thread's state is {0}"</code><code>, state);</code>

<code> </code><code>Thread.Sleep(2000);</code>

代碼執行前，系統資源如下圖。線程數和占用的記憶體見下圖的紅色框。

代碼執行後，系統資源如下圖。線程數和占用的記憶體見下圖的紅色框。

程式運作時，記憶體一下增加了100多MB，線程也增加了100多個。

在看看利用線程池來處理異步請求時，系統資源是如何變化的。

<code> </code><code>ThreadPool.QueueUserWorkItem(ThreadMethod, i);</code>

程式運作時，最忙時(剛開始請求隊列中線程較多時)多了10個線程，随着請求隊列中線程的較少，線程池最終隻維持了2，3個線程，消耗的資源最多也就10幾MB。

通過以上的對比，我們可以看出如果應用程式都采用線程池來管理線程的話，确實可以減輕系統的負擔，更有效的利用系統資源，保證多個應用程式可以同時運作。

否則一個應用程式占用太多資源，其他應用程式隻能等待。

當然，通過上面兩個例子，我們也發現利用線程池的程式執行時間比較長。這就是控制資源的結果，使得應用程式的異步請求逐漸處理。

而通過主線程來建立子線程時，主線程的上下文資訊還得拷貝一份再傳入子線程，比如上面的例子中建立了100個線程，就得将上下文資訊拷貝100遍。

在有些情況下，子線程并沒有用到主線程的上下文資訊，此時，我們就可以通過阻止上下文資訊的流動(主線程-->子線程)來提高線程的性能。

下面的例子示範如何阻止和恢複上下文資訊的傳遞。

<code>using</code> <code>System.Runtime.Remoting.Messaging;</code>

<code> </code><code>CallContext.LogicalSetData(</code><code>"Info"</code><code>,</code><code>"Main Thread's Context info."</code><code>);</code>

<code> </code><code>// 阻止上下文的傳遞</code>

<code> </code><code>ExecutionContext.SuppressFlow();</code>

<code> </code><code>ThreadPool.QueueUserWorkItem(ThreadMethod,</code><code>"Thread 1"</code><code>);</code>

<code> </code><code>// 恢複上下文的傳遞</code>

<code> </code><code>ExecutionContext.RestoreFlow();</code>

<code> </code><code>ThreadPool.QueueUserWorkItem(ThreadMethod,</code><code>"Thread 2"</code><code>);</code>

<code> </code><code>Console.WriteLine(state +</code><code>"'s Context Info is : "</code> <code>+ CallContext.LogicalGetData(</code><code>"Info"</code><code>));</code>

運作結果如下：

對于長時間運作的線程，如果不提供取消操作，那麼它就會一直占用系統資源，直至運作完成。

這樣的使用者體驗很糟糕，是以對于有可能運作很長時間的線程，應該提供取消的操作供使用者選擇。

線程的取消主要使用CancellationTokenSource。

下面通過例子來示範如何取消一個線程的運作。

<code> </code><code>CancellationTokenSource cts =</code><code>new</code> <code>CancellationTokenSource();</code>

<code> </code><code>ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => ThreadMethod(cts.Token));</code>

<code> </code><code>Console.WriteLine(</code><code>"Press any key to cancel."</code><code>);</code>

<code> </code><code>// 取消線程的操作</code>

<code> </code><code>cts.Cancel();</code>

<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>ThreadMethod(CancellationToken token)</code>

<code> </code><code>// 線程取消前一直運作</code>

<code> </code><code>Console.WriteLine(</code><code>"Now is : {0}"</code><code>, DateTime.Now.ToString(</code><code>"HH:mm:ss"</code><code>));</code>

<code> </code><code>Thread.Sleep(1000);</code>

<code> </code><code>}</code><code>while</code> <code>(!token.IsCancellationRequested);</code>

<code> </code><code>Console.WriteLine(</code><code>"This thread is cancelled!"</code><code>);</code>

隻要輸入任意鍵就可以取消線程。

主線程取消子線程後，可能需要進行一些操作來回收資源，釋放對象等等。我們可以将這些操作注冊到CancellationTokenSource的Token中，使得每個線程取消後都會執行這些操作。

<code> </code><code>// 注冊線程取消後的操作，執行操作的順序與注冊的順利相反</code>

<code> </code><code>// 比如以下2個操作，第二個操作先執行</code>

<code> </code><code>cts.Token.Register(() => Console.WriteLine(</code><code>"sub thread's object is disposed!"</code><code>)); </code><code>// 後執行</code>

<code> </code><code>cts.Token.Register(() => Console.WriteLine(</code><code>"sub thread's garbage is collected!"</code><code>));</code><code>// 先執行</code>

運作結果如下：（在子線程列印了五次時間後，鍵盤輸入任意按鍵）

3.3 禁止取消線程

為了防止某些線程被意外取消，可以通過CancellationToken.None屬性來禁止某些線程被取消。

<code> </code><code>// 線程"Thread 1"不會被取消</code>

<code> </code><code>ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => ThreadMethod(CancellationToken.None,</code><code>"Thread 1"</code><code>));</code>

<code> </code><code>// 線程"Thread 2"會被取消</code>

<code> </code><code>ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => ThreadMethod(cts.Token,</code><code>"Thread 2"</code><code>));</code>

<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>ThreadMethod(CancellationToken token,</code><code>object</code> <code>state)</code>

<code> </code><code>Console.WriteLine(state +</code><code>" Now is : {0}"</code><code>, DateTime.Now.ToString(</code><code>"HH:mm:ss"</code><code>));</code>

<code> </code><code>Console.WriteLine(state +</code><code>" is cancelled!"</code><code>);</code>

3.4 關聯多個取消操作

可以将多個取消操作關聯起來，這樣主線程可以很容易的檢驗是否發生了取消操作。

<code> </code><code>CancellationTokenSource cts1=</code><code>new</code> <code>CancellationTokenSource();</code>

<code> </code><code>CancellationTokenSource cts2=</code><code>new</code> <code>CancellationTokenSource();</code>

<code> </code><code>ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => ThreadMethod(cts1.Token,</code><code>"Thread 1"</code><code>));</code>

<code> </code><code>ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => ThreadMethod(cts2.Token,</code><code>"Thread 2"</code><code>));</code>

<code> </code><code>// 将ctsLink與cts1和cts2關聯起來</code>

<code> </code><code>CancellationTokenSource ctsLink = CancellationTokenSource.CreateLinkedTokenSource(cts1.Token, cts2.Token);</code>

<code> </code><code>// 取消線程2的操作，cts2.IsCancellationRequested屬性變為True</code>

<code> </code><code>// 同時ctsLink的IsCancellationRequested也變為True</code>

<code> </code><code>cts2.Cancel();</code>

<code> </code><code>// 通過檢驗ctsLink就可以知道是否有線程被取消</code>

<code> </code><code>if</code> <code>(ctsLink.IsCancellationRequested)</code>

<code> </code><code>Console.WriteLine(</code><code>"Some thread has been cancelled!"</code><code>);</code>

<code> </code><code>Console.WriteLine(</code><code>"No thread has been cancelled!"</code><code>);</code>

本文轉自wang_yb部落格園部落格，原文連結：http://www.cnblogs.com/wang_yb/archive/2011/11/07/2239429.html，如需轉載請自行聯系原作者

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