C#線程池用法詳細(xì)介紹
介紹
.NET Framework提供了包含ThreadPool類的System.Threading 空間，這是一個(gè)可直接訪問的靜態(tài)類，該類對(duì)線程池是必不可少的。它是公共“線程池”設(shè)計(jì)樣式的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于后臺(tái)運(yùn)行許多各不相同的任務(wù)是有用的。對(duì)于單個(gè)的后臺(tái)線種而言有更好的選項(xiàng)。
線程的最大數(shù)量。這是完全無須知道的。在.NET中ThreadPool的所有要點(diǎn)是它自己在內(nèi)部管理線程池中線程。多核機(jī)器將比以往的機(jī)器有更多的線程。微軟如此陳述“線程池通常有一個(gè)線程的最大數(shù)量，如果所有的線程都忙，增加的任務(wù)被放置在隊(duì)列中直到它們能被服務(wù)，才能作為可用的線程?！?/P>
用法位置
線程池類型能被用于服務(wù)器和批處理應(yīng)用程序中，線程池有更廉價(jià)的得到線程的內(nèi)部邏輯，因?yàn)楫?dāng)需要時(shí)這些線程已被形成和剛好“連接”，所以線程池風(fēng)格代碼被用在服務(wù)器上。
MSDN表述：“線程池經(jīng)常用在服務(wù)器應(yīng)用程序中，每一個(gè)新進(jìn)來的需求被分配給一個(gè)線程池中的線程，這樣該需求能被異步的執(zhí)行，沒有阻礙主線程或推遲后繼需求的處理?！?/P>
MSDN 參考
ThreadPool VS BackgroundWorker
如果你正在使用Windows窗體，寧可使用BackgroundWorker來對(duì)付那些更簡(jiǎn)單的線程需求，BackgroundWorker在網(wǎng)絡(luò)訪問和其他一些簡(jiǎn)單的事情方面做得很好。但對(duì)于多處理器的批處理來說，你需要ThreadPool。
BackgroundWorker 教程
當(dāng)你的程序要批處理時(shí)，考慮線程池
當(dāng)你的程序產(chǎn)生很多（3個(gè)以上）線程時(shí)，考慮線程池
當(dāng)你的程序使用Windows窗體時(shí)，考慮后臺(tái)執(zhí)行。
線程要考慮的事 同樣，如何使用線程的細(xì)節(jié)能幫助發(fā)現(xiàn)最好的代碼。下面比較線程情形和哪個(gè)類是最好的。
你需要一個(gè)額外的線程 使用后臺(tái)執(zhí)行
你有許多短期的線程 使用線程池
需求
線程很重要，但對(duì)于那些不會(huì)花很長(zhǎng)時(shí)間來執(zhí)行且只做一件事情的大多數(shù)應(yīng)用程序來說卻并不重要的。線程對(duì)于界面可用性不是很重要的的應(yīng)用程序而言也不是很重要，要盡量避免使用線程（譯者注：比如進(jìn)度條不是很重要的應(yīng)用程序）。
連接方法
可使用QueueUserWorkItem連接方法（methods）到線程池。方法要運(yùn)行在線程上，則必須把它連接到QueueUserWorkItem。如何實(shí)現(xiàn)呢？必須使用WaitCallback。在MSDN中，WaitCallback被描述成當(dāng)線程池執(zhí)行時(shí)要被調(diào)用的委托回調(diào)方法，是回調(diào)它的參數(shù)的委托。
WaitCallback
只需指定“new WaitCallback”語句作為ThreadPool.QueueUserWorkItem的第一個(gè)參數(shù)來使用WaitCallback.不需要任何其他的代碼來使用這方法生效。
使用WaitCallback[c#]的例子
void Example()
{
// 連接 ProcessFile 方法到線程池.
//注意: 'a' 是一個(gè)作為參數(shù)的對(duì)象
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(ProcessFile), a);
}
private void ProcessFile(object a)
{
// 我被連接到線程池通過 WaitCallback.
}
參數(shù)
我們能通過定義一個(gè)特定的類并把一些重要的值放在類里面來使用參數(shù)，那么，方法接收了對(duì)象，就能通過對(duì)象向方法傳遞多個(gè)參數(shù)了。以下是一個(gè)早期的例子。
使用帶參數(shù)QueueUserWorkItem 的例子[c#]
//指定作為線程池方法的參數(shù)的類
class ThreadInfo
{
public string FileName { get; set; }
public int SelectedIndex { get; set; }
}
class Example
{
public Example()
{
// 聲明一個(gè)新的參數(shù)對(duì)象
ThreadInfo threadInfo = new ThreadInfo();
threadInfo.FileName = "file.txt";
threadInfo.SelectedIndex = 3;
//發(fā)送自定義的對(duì)象到線程方法
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(ProcessFile), threadInfo);
}
private void ProcessFile(object a)
{
ThreadInfo threadInfo = a as ThreadInfo;
string fileName = threadInfo.FileName;
int index = thread.SelectedIndex;
}
}
發(fā)生了什么事？我們發(fā)送兩個(gè)值給這個(gè)線程化的ProcessFile方法，它需要知道文件名和選擇索引，而我們?cè)谶@個(gè)對(duì)象中把參數(shù)都發(fā)送了給它。
進(jìn)度條
能通過從設(shè)計(jì)器中右邊的工具盒面板中增加Windows窗體控件到你的窗體程序來使用進(jìn)度條并設(shè)置 progressBar1.Value, progressBar1.Minimum 和progressBar1.Maximum。 progressBar1.Value是最小值和最大值中間的位置，以下代碼用來初始化進(jìn)度條：
設(shè)置進(jìn)度條的例子 [C#]
//設(shè)置進(jìn)度條的長(zhǎng)度.
// 這里我們有6個(gè)單位來完成，所以6是最大值。
// 最小值通常是0
progressBar1.Maximum = 6; // 或其他數(shù)字
progressBar1.Minimum = 0;
進(jìn)度條位置 你的進(jìn)度條中的有顏色部分是當(dāng)前值與最大值的百分比。所以，如果最大值是6，而值是3即表示做完了一半。
ProgressBar 例子 (Windows Forms)
在進(jìn)度條中調(diào)用Invoke(援引）
讓我們看如何在進(jìn)度條實(shí)例中使用Invoke方法。遺憾的是，你不能在輔助線程中訪問Windows控件，因?yàn)閁I線程是分離的，必須使用委托（delegate)和Invoke到進(jìn)度條。
請(qǐng)求Invoke(調(diào)用）的例子[C#]
public partial class MainWindow : Form
{
// 這是運(yùn)行在UI線程來更新條的委托
public delegate void BarDelegate();
//該窗體的構(gòu)造器（由Visual Studio自己產(chǎn)生）
public MainWindow()
{
InitializeComponent();
}
//當(dāng)按下按鈕，啟動(dòng)一個(gè)新的線程
private void button_Click(object sender, EventArgs e)
{
// 設(shè)定進(jìn)度條的長(zhǎng)度.
progressBar1.Maximum = 6;
progressBar1.Minimum = 0;
// 給線程傳遞這些值.
ThreadInfo threadInfo = new ThreadInfo();
threadInfo.FileName = "file.txt";
threadInfo.SelectedIndex = 3;
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(ProcessFile), threadInfo);
}
// 運(yùn)行在后臺(tái)線程上的東西
private void ProcessFile(object a)
{
// (省略)
// 使用'a'做一些重要的事.
// 告訴UI 我們已經(jīng)完成了.
try
{
// 在窗體中調(diào)用委托 .
this.Invoke(new BarDelegate(UpdateBar));
}
catch
{
//當(dāng)一些問題發(fā)生后我們能使程序恢復(fù)正常
}
}
//更新進(jìn)度條.
private void UpdateBar()
{
progressBar1.Value++;
if (progressBar1.Value == progressBar1.Maximum)
{
// 結(jié)束了，進(jìn)度條滿了.
}
}
}
委托語法 以上代碼的開始處，可以看到聲明 UpdateBar 的委托。它告訴Visual Studio 和C# 需要來使用這個(gè)作為對(duì)象的方法。
更多需要的工作 以上程序演示了如何設(shè)定進(jìn)度條的最大值和最小值，如何在工作完成后“Invoke”委托方法來增加進(jìn)度條的大小。
在調(diào)試器中的線程
這兒要顯示如何在Visual Studio的調(diào)試器中查看線程。一旦你有一個(gè)運(yùn)行的程序，你能采取這些措施來可視化你的線程。首先，以調(diào)試模式打開你的線程應(yīng)用程序，一旦你的應(yīng)用程序運(yùn)行在調(diào)試器，告知它去做它的工作而且運(yùn)行這些線程，通過綠色箭頭運(yùn)行調(diào)試器，當(dāng)線程正在運(yùn)行，在工具條中單擊“pause"按鈕。
下一步 調(diào)試>窗口>線程.該菜單項(xiàng)將打開一個(gè)類似下圖的窗口，你能看見有多少線程正在線程池中運(yùn)行。
四個(gè)輔助線程 上圖顯示了共有10個(gè)線程，但只有四個(gè)輔助線程（Worker Thread)在程序中被分配給MainWindow.ProcessFile.
約束輔助線程
如果你有一個(gè)雙核或四核系統(tǒng)，你將考慮最多兩個(gè)四個(gè)很費(fèi)力的線程。我們能在運(yùn)行的線程中保持一個(gè)_threadCount 字段并且跟蹤它的數(shù)值。用這個(gè)線程計(jì)數(shù)字段，你將需要在C#語言中使用一個(gè)鎖來避免造成這個(gè)字段讀和寫的錯(cuò)誤，鎖保護(hù)你的線程被其他線程所改變。
計(jì)數(shù)線程的例子 [C#]
// 鎖住這個(gè)對(duì)象.
readonly object _countLock = new object();
private void ProcessFile(object argument)
{
// 約束輔助線程的數(shù)量
while (true)
{
lock (_countLock)
{
if (_threadCount < 4)
{
// Start the processing
_threadCount++;
break;
}
}
Thread.Sleep(50);
}
// Do work...
}
我們看到什么 以是代碼是異步執(zhí)行的方法。只有其他輔助線程少于4個(gè)時(shí)它才會(huì)工作。這對(duì)于一個(gè)四核機(jī)器是好的。請(qǐng)看描述鎖聲明的更多上下文的文章
Lock Statement
控制線程計(jì)數(shù)器
你可以在ThreadPool上使用SetMinThreads 來在連發(fā)活動(dòng)中提高吞吐量和性能。以下是關(guān)于可使用的最佳的最小線程數(shù)量的材料。
ThreadPool.SetMinThreads Method
總結(jié)
我們了解了如何在C#程序中使用線程池來有效管理多個(gè)線程，在Windows 窗體應(yīng)用程序的進(jìn)度條和用戶界面中能給人留很深印象并且也不難實(shí)現(xiàn)。然而，線程帶來了很多的復(fù)雜性并導(dǎo)致漏洞，線程池是一個(gè)有用的簡(jiǎn)化，但它仍然是困難的。
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