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,然後才能給予響應
這一般使用ThreadPool(線程池)來解決;
另一種情況:線程平時都處於休眠狀態,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裡,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,那麼該項目將是無法取消的。
在這裡你無需自己建立線程,只需把你要做的工作寫成函數,然後作為參數傳遞給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後,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);
在初始化以後,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對象處於有信號狀態,此時該線程將被激活。然後,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後,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,於是它接著往下執行,完成後邊的工作。
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;
}
//線程池裡的線程將調用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對象並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
//這裡要用到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;
}
}
}
}
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,那麼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。
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
我們應該徹底地分析上面的程序,把握住線程池的本質,理解它存在的意義是什麼,這樣才能得心應手地使用它。