c#线程池

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mb5fe55a71c1d08 2021-09-28 11:23:00

C# 线程池ThreadPool的用法简析

什么是线程池？为什么要用线程池？怎么用线程池？

1. 什么是线程池？

.NET Framework的ThreadPool类提供一个线程池，该线程池可用于执行任务、发送工作项、处理异步 I/O、代表其他线程等待以及处理计时器。那么什么是线程池？线程池其实就是一个存放线程对象的“池子(pool)”，他提供了一些基本方法，如：设置pool中最小/最大线程数量、把要执行的方法排入队列等等。ThreadPool是一个静态类，因此可以直接使用，不用创建对象。

2. 为什么要用线程池？好处是什么？

微软官网说法如下：许多应用程序创建大量处于睡眠状态，等待事件发生的线程。还有许多线程可能会进入休眠状态，这些线程只是为了定期唤醒以轮询更改或更新的状态信息。线程池，使您可以通过由系统管理的工作线程池来更有效地使用线程。

说得简单一点，每新建一个线程都需要占用内存空间和其他资源，而新建了那么多线程，有很多在休眠，或者在等待资源释放；又有许多线程只是周期性的做一些小工作，如刷新数据等等，太浪费了，划不来，实际编程中大量线程突发，然后在短时间内结束的情况很少见。于是，就提出了线程池的概念。线程池中的线程执行完指定的方法后并不会自动消除，而是以挂起状态返回线程池，如果应用程序再次向线程池发出请求，那么处以挂起状态的线程就会被激活并执行任务，而不会创建新线程，这就节约了很多开销。只有当线程数达到最大线程数量，系统才会自动销毁线程。因此，使用线程池可以避免大量的创建和销毁的开支，具有更好的性能和稳定性，其次，开发人员把线程交给系统管理，可以集中精力处理其他任务。

3. 怎么使用线程池？

其实线程池使用起来很简单，如下

a.设置线程池最大最小：

ThreadPool.SetMaxThreads (int workerThreads,int completionPortThreads)

设置可以同时处于活动状态的线程池的请求数目。所有大于此数目的请求将保持排队状态，直到线程池线程变为可用。还可以设置最小线程数。

b.将任务添加进线程池:

ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(方法名));

或

ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(方法名), 参数);

举个小例子，线程池中最多5个线程，执行一个方法60次，算5年总工资，如下：

c#线程池_主线程

如果不采用线程池，恐怕要开60线程异步执行Run()方法，空间资源之浪费，可见一斑。而现在我们最多用了5个线程，1秒内即可执行完毕，效率、性能都很好。

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先引入一下线程池的概念：

百度百科：线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。线程池线程都是后台线程。每个线程都使用默认的堆栈大小，以默认的优先级运行，并处于多线程单元中。如果某个线程在托管代码中空闲（如正在等待某个事件）,则线程池将插入另一个辅助线程来使所有处理器保持繁忙。如果所有线程池线程都始终保持繁忙，但队列中包含挂起的工作，则线程池将在一段时间后创建另一个辅助线程但线程的数目永远不会超过最大值。超过最大值的线程可以排队，但他们要等到其他线程完成后才启动。
线程池主要方法:

// 参数:
        // workerThreads:
        // 要由线程池根据需要创建的新的最小工作程序线程数。
        // completionPortThreads:
        // 要由线程池根据需要创建的新的最小空闲异步 I/O 线程数。

// 返回结果:如果更改成功，则为 true；否则为 false。
        [SecuritySafeCritical]
        public static bool SetMinThreads(int workerThreads, int completionPortThreads);
        // 参数:
        // workerThreads:
        // 线程池中辅助线程的最大数目。
         // completionPortThreads:
        // 线程池中异步 I/O 线程的最大数目。
        // 返回结果:如果更改成功，则为 true；否则为 false。
        [SecuritySafeCritical]
        public static bool SetMaxThreads(int workerThreads, int completionPortThreads);

先来看一个简单的例子：

public class Program
    {
        const int cycleNum = 10;
        static void Main(string[] args) 
        {
            ThreadPool.SetMinThreads(1,1);
            ThreadPool.SetMaxThreads(5, 5);
            for(int i = 1; i <= cycleNum; i++)
            {
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(testFun),i.ToString());
            }
            Console.WriteLine("主线程执行！");
            Console.WriteLine("主线程结束！");
            Console.ReadKey();
        }
        public static void testFun(object obj)
        {
            Console.WriteLine(string.Format("{0}:第{1}个线程",DateTime.Now.ToString(),obj.ToString()));
            Thread.Sleep(5000);
        }
    }

附上结果：

这里可以看出，线程池里线程的执行不影响主线程的运行，线程池虽然可以管理多线程的执行，但是却无法知道它什么时候终止。这时候我们可以利用之前讲的信号灯AutoResetEvent和ManualResetEvent来解决问题，对此还不了解的朋友可以参见多线程之AutoResetEvent。
上面代码稍加改动，如下：

public class Program
    {
        const int cycleNum = 10;
        static int cnt = 10;
        static AutoResetEvent myEvent = new AutoResetEvent(false);
        static void Main(string[] args) 
        {
            ThreadPool.SetMinThreads(1,1);
            ThreadPool.SetMaxThreads(5, 5);
            for(int i = 1; i <= cycleNum; i++)
            {
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(testFun),i.ToString());
            }
            Console.WriteLine("主线程执行！");
            Console.WriteLine("主线程结束！");
            myEvent.WaitOne();
            Console.WriteLine("线程池终止！");
            Console.ReadKey();
        }
        public static void testFun(object obj)
        {
            cnt -= 1;
            Console.WriteLine(string.Format("{0}:第{1}个线程",DateTime.Now.ToString(),obj.ToString()));
            Thread.Sleep(5000);
            if (cnt == 0)
            {
                myEvent.Set();
            }
        }
    }

这里，当线程池中所有线程执行完成后，可以捕获到该事件，我们就可以利用此方法来获取线程池终止事件了，执行结果如下：