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  • c#多线程学习(4)多线程的自动管理线程池

制作者:剑锋冷月 单位:无忧统计网,www.51stat.net
  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:
usingSystem;
usingSystem.Collections;
usingSystem.Threading;
namespaceThreadExample
{
  //这是用来保存信息的数据结构,将作为参数被传递
  publicclassSomeState
  {
    publicintCookie;
    publicSomeState(intiCookie)
    {
    Cookie=iCookie;
    }
  }
  publicclassAlpha
  {
  publicHashtableHashCount;
  publicManualResetEventeventX;
  publicstaticintiCount=0;
  publicstaticintiMaxCount=0;
  
    publicAlpha(intMaxCount)
  {
     HashCount=newHashtable(MaxCount);
     iMaxCount=MaxCount;
  }
  //线程池里的线程将调用Beta()方法
  publicvoidBeta(Objectstate)
  {
    //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;
    }
     intiX=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(refiCount);
     if(iCount==iMaxCount)
     {
      Console.WriteLine();
      Console.WriteLine("SettingeventX");
      eventX.Set();
    }
   }
 }
    publicclassSimplePool
    {
      publicstaticintMain(string[]args)
      {
        Console.WriteLine("ThreadPoolSample:");
        boolW2K=false;
        intMaxCount=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
        ManualResetEventeventX=newManualResetEvent(false);
        Console.WriteLine("Queuing{0}itemstoThreadPool",MaxCount);
        AlphaoAlpha=newAlpha(MaxCount);
        //创建工作项
        //注意初始化oAlpha对象的eventX属性
        oAlpha.eventX=eventX;
        Console.WriteLine("QueuetoThreadPool0");
        try
        {
          //将工作项装入线程池
          //这里要用到Windows2000以上版本才有的API,所以可能出现NotSupportException异常
          ThreadPool.QueueUserWorkItem(newWaitCallback(oAlpha.Beta),newSomeState(0));
          W2K=true;
        }
        catch(NotSupportedException)
        {
          Console.WriteLine("TheseAPI'smayfailwhencalledonanon-Windows2000system.");
          W2K=false;
        }
        if(W2K)//如果当前系统支持ThreadPool的方法.
        {
          for(intiItem=1;iItem<MaxCount;iItem++)
          {
            //插入队列元素
            Console.WriteLine("QueuetoThreadPool{0}",iItem);
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(newWaitCallback(oAlpha.Beta),newSomeState(iItem));
          }
          Console.WriteLine("WaitingforThreadPooltodrain");
          //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("ThreadPoolhasbeendrained(Eventfired)");
          Console.WriteLine();
          Console.WriteLine("Loadacrossthreads");
          foreach(objectoinoAlpha.HashCount.Keys)
            Console.WriteLine("{0}{1}",o,oAlpha.HashCount[o]);
        }
        Console.ReadLine();
        return0;
      }
    }
  }
}
  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。
程序的输出结果:
ThreadPoolSample:
Queuing10itemstoThreadPool
QueuetoThreadPool0
QueuetoThreadPool1
QueuetoThreadPool2
QueuetoThreadPool3
QueuetoThreadPool4
QueuetoThreadPool5
20:
HashCount.Count==0,Thread.CurrentThread.GetHashCode()==2
QueuetoThreadPool6
QueuetoThreadPool7
QueuetoThreadPool8
QueuetoThreadPool9
WaitingforThreadPooltodrain
41:
HashCount.Count==1,Thread.CurrentThread.GetHashCode()==4
62:
HashCount.Count==1,Thread.CurrentThread.GetHashCode()==6
73:
HashCount.Count==1,Thread.CurrentThread.GetHashCode()==7
24:
HashCount.Count==1,Thread.CurrentThread.GetHashCode()==2
85:
HashCount.Count==2,Thread.CurrentThread.GetHashCode()==8
96:
HashCount.Count==2,Thread.CurrentThread.GetHashCode()==9
107:
HashCount.Count==2,Thread.CurrentThread.GetHashCode()==10
118:
HashCount.Count==2,Thread.CurrentThread.GetHashCode()==11
49:
HashCount.Count==2,Thread.CurrentThread.GetHashCode()==4
SettingeventX
ThreadPoolhasbeendrained(Eventfired)
Loadacrossthreads
111
101
91
81
71
61
42
22
  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。
  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:
usingSystem;
usingSystem.Collections;
usingSystem.Threading;
namespaceThreadExample
{
  //这是用来保存信息的数据结构,将作为参数被传递
  publicclassSomeState
  {
    publicintCookie;
    publicSomeState(intiCookie)
    {
    Cookie=iCookie;
    }
  }
  publicclassAlpha
  {
  publicHashtableHashCount;
  publicManualResetEventeventX;
  publicstaticintiCount=0;
  publicstaticintiMaxCount=0;
  
    publicAlpha(intMaxCount)
  {
     HashCount=newHashtable(MaxCount);
     iMaxCount=MaxCount;
  }
  //线程池里的线程将调用Beta()方法
  publicvoidBeta(Objectstate)
  {
    //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;
    }
     intiX=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(refiCount);
     if(iCount==iMaxCount)
     {
      Console.WriteLine();
      Console.WriteLine("SettingeventX");
      eventX.Set();
    }
   }
 }
    publicclassSimplePool
    {
      publicstaticintMain(string[]args)
      {
        Console.WriteLine("ThreadPoolSample:");
        boolW2K=false;
        intMaxCount=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
        ManualResetEventeventX=newManualResetEvent(false);
        Console.WriteLine("Queuing{0}itemstoThreadPool",MaxCount);
        AlphaoAlpha=newAlpha(MaxCount);
        //创建工作项
        //注意初始化oAlpha对象的eventX属性
        oAlpha.eventX=eventX;
        Console.WriteLine("QueuetoThreadPool0");
        try
        {
          //将工作项装入线程池
          //这里要用到Windows2000以上版本才有的API,所以可能出现NotSupportException异常
          ThreadPool.QueueUserWorkItem(newWaitCallback(oAlpha.Beta),newSomeState(0));
          W2K=true;
        }
        catch(NotSupportedException)
        {
          Console.WriteLine("TheseAPI'smayfailwhencalledonanon-Windows2000system.");
          W2K=false;
        }
        if(W2K)//如果当前系统支持ThreadPool的方法.
        {
          for(intiItem=1;iItem<MaxCount;iItem++)
          {
            //插入队列元素
            Console.WriteLine("QueuetoThreadPool{0}",iItem);
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(newWaitCallback(oAlpha.Beta),newSomeState(iItem));
          }
          Console.WriteLine("WaitingforThreadPooltodrain");
          //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("ThreadPoolhasbeendrained(Eventfired)");
          Console.WriteLine();
          Console.WriteLine("Loadacrossthreads");
          foreach(objectoinoAlpha.HashCount.Keys)
            Console.WriteLine("{0}{1}",o,oAlpha.HashCount[o]);
        }
        Console.ReadLine();
        return0;
      }
    }
  }
}
 


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