【.NET Core】多线程之线程池（ThreadPool）详解（二）

【.NET Core】多线程之线程池（ThreadPool）详解（二）

在上一篇《【.NET Core】多线程之线程池（ThreadPool）详解（一）》中我们详细讲解了，线程池概念，如何应用及其应用的场景。本文我们将着重讲解线程池的使用。

一、线程池原理

CLR线程池并不会在CLR初始化时立即建立线程，而是在应用程序要创建线程来运行任务时，线程池才初始化一个线程。线程池初始化时是没有线程的，线程池里的线程的初始化与其他线程一样，但是在完成任务以后，该线程不会自行销毁，而是以挂起的状态返回到线程池。直到应用程序再次向线程池发出请求时，线程池里挂起的线程就会再度激活执行任务。

这样既节省建立线程所造成的性能损耗，也可以让多个任务反复重用同一线程，从而在应用程序生存期内节约大量开销。

通过CLR线程池所建立的线程总是默认为后台线程，优先级数为ThreadPriotity.Normal。

CLR线程池分为工作者线程（WorkerThreads）与I/O线程（CompletionPortThreads）两种：

工作者线程是主要用作管理CLR内部对象的运作，通常用于计算密集的任务。

I/O（Input/Output）线程主要用于与外部对象的运作，通常用于计算密集的任务。

二、通过ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法创建线程池

const int cycleNum = 15;
static void Main(string[] args)
{
    // 设置CLR线程池中工作者线程与I/O线程最大数目和最小数目
    ThreadPool.SetMinThreads(1, 1);
    ThreadPool.SetMaxThreads(10, 10);
    for (int i = 1; i <= cycleNum; i++)
    {
       // 将方法派入队列，成功返回TURE否则异常System.ArgumentNullException
       ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(testFun), i.ToString());
    }
    Console.WriteLine("主线程执行！");
    Thread.Sleep(5300);
    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,{2}当前线程名称", DateTime.Now.ToString(), obj.ToString(),Thread.CurrentThread.ThreadState));
    Thread.Sleep(5000);
}

从上面示例你会注意到ThreadPool线程没有Join方法。你无法通过任何直接方法确定线程是否已完成执行。一旦你在ThreadPool中排队工作项，主线程就会继续执行。如果要等到线程完成执行，则必须使用同步事件编写代码。

使用线程同步事件

线程同步事件有两种类型：

1. ManualResetEvent这是一个像我们家中的普通门一样工作事件，你可以使用.Set()方法设置它并使用.Reset()方法重置（关闭）它。它将阻塞调用.WaitOne()的线程，直到它被设置。设置后，事件对象的状态将处于Set状态，直到你使用.Reset()方法手动重置它。
2. AutoResetEvent-它的作用与ManualResetEvent相同，只是它的作用类似自动门。一旦你设置它，它运行通过调用.WaitOne()等待的线程通过，然后将自身重置回来。

static void Main(string[] args)
{
     ManualResetEvent myWaitHandle = new ManualResetEvent(false);
     ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(RunThread), myWaitHandle);
     myWaitHandle.WaitOne();
     Console.WriteLine("ThreadPool thread has completed the Work and Set myWaitHandle");
     Console.ReadLine();
}

private static void RunThread(object state)
{
     ManualResetEvent waitHandleFromParent = (ManualResetEvent)state;
     Console.WriteLine("I am in ThreadPool Thread");
     Thread.Sleep(5000);
     Console.WriteLine("ThreadPool thread is going to exit");
     waitHandleFromParent.Set();
}

二、通过Task创建线程池

2010年引入的任务并行库中的任务类为你提供了上述两个问题的解决方法。许多人将任务与轻量级线程混淆，但任务不能与线程相提并论。任务只是一组要执行的作业。线程执行调度到TaskScheduler的任务。任务不保证并行处理，并根据资源的可用性进行调度。默认情况为任务衍生新线程。与Thread与ThreadPool使用Task可以返回执行结果。

任务不是异步运行的,因为我们在主线程中调用task.Wait(),主线程被阻塞直到任务完成。任务非常适合使用async/await进行异步执行。下面将演示Task创建线程过程：

public static void Main(string[] args)
{
     var task = new Task(RunTask);
     task.Start();
     task.Wait();
     Console.WriteLine("Back to main thread. Task completed execution!");
     Console.ReadLine();
}
 
private static void RunTask()
{
     Console.WriteLine("I am in Task");
     Thread.Sleep(5000);
}

三、IasyncResult异步线程池

.NET Framework允许你异步调用任何方法。定义与你需要调用的方法具有相同签名的委托；公共语言运行库将自动为该委托定义具有适当签名的BeginInvoke和EndInvoke方法。

BeginInvoke方法用于启动异步调用。它与你需要异步执行的方法具有相同的参数，只不过还有两个额外的参数。BeginInvoke立即返回，不等待异步调用完成。BeginInvoke返回IasyncResult，可用于监视调用进度。

EndInvoke方法用于检索异步调用结果。调用BeginInvoke后可随时调用EndInvoke方法；如果异步调用未完成，EndInvoke将一直阻塞到异步调用完成。EndInvoke的参数包括你需要异步执行的方法的out和ref参数以及由BeginInvoke返回的IAsyncResult。

//声明委托
public delegate void AsyncEventHandler();
//异步方法
void Event1()
{
　　Console.WriteLine("Event1 Start");
　　System.Threading.Thread.Sleep(4000);
　　Console.WriteLine("Event1 End");
}

// 同步方法
void Event2()
{
　　Console.WriteLine("Event2 Start");
　　int i=1;
　　while(i<1000)
　　{
　　　　i=i+1;
　　　　Console.WriteLine("Event2 "+i.ToString());
　　}
    Console.WriteLine("Event2 End");
}


static void Main(string[] args)
{
　　　long start=0;
　　　long end=0;
　　　Class1 c = new Class1();
　　　Console.WriteLine("ready");
　　　start=DateTime.Now.Ticks;
　　　//实例委托
　　　AsyncEventHandler asy = new AsyncEventHandler(c.Event1);
　　　//异步调用开始，没有回调函数和AsyncState,都为null
　　　IAsyncResult ia = asy.BeginInvoke(null, null);
　　　//同步开始，
　　　c.Event2();
　　  //异步结束，若没有结束，一直阻塞到调用完成，在此返回该函数的return，若有返回值。
　　　asy.EndInvoke(ia);
　　　　//都同步的情况。
     end =DateTime.Now.Ticks;
　　　Console.WriteLine("时间刻度差="+ Convert.ToString(end-start) );
　　　Console.ReadLine();
}

四、总结

上面说过，.net framework 可以异步调用任何方法。所以异步用处广泛。

在.net framework 类库中也有很多异步调用的方法。一般都是已Begin开头End结尾构成一对，异步委托方法，外加两个回调函数和AsyncState参数，组成异步操作的宏观体现。所以要做异步编程，不要忘了委托delegate、Begin，End，AsyncCallBack委托，AsyncState实例(在回调函数中通过IAsyncResult.AsyncState来强制转换)，IAsycResult(监控异步），就足以理解异步真谛了。