关于“分叉/联接方案”的一般做法

分叉/联接方案是指：在需要多线程计算的场合，通过在步骤A创建N个执行线程（分叉）后等待所有的线程执行完毕在执行步骤B（联接）。

.NET2.0

在.NET2.0的时代，我们通常会使用 ThreadPool.QueueUserWorkItem 创建N个执行线程，通过为每个线程绑定一个ManualResetEvent 对象，再通过WaitHandle.WaitAll方法执行等待；不过这里有个问题，就是WaitAll方法只能等待一定数量的线程，通常为64，一旦我们创建的线程超过64，会抛出如下的异常：

WaitHandles must be less than or equal to 64

具体的代码说明，请参考 C#多线程之三：解决多线程编程中大并发数等待唤醒的问题

在上面的《C#多线程之三：解决多线程编程中大并发数等待唤醒的问题》文章中，作者通过创建了一个MutipleThreadResetEvent类，通过Interlocked.Decrement方法进行计数来实现。在这里我Copy了他的代码如下：

/********************************************************************************
* Copyright © 2001 - 2010Comit. All Rights Reserved.
* 文件：MutipleThreadResetEvent.cs
* 作者：杨柳
* 日期：2010年11月13日
* 描述：封装 ManualResetEvent ，该类允许一次等待N（N>64）个事件执行完毕
*
*       解决问题：WaitHandle.WaitAll(evetlist)方法最大只能等待64个ManualResetEvent事件
* *********************************************************************************/
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace TestMutipleThreadRestEvent
{
/// <summary>
///  封装ManualResetEvent
/// </summary>
public class MutipleThreadResetEvent : IDisposable
{
private readonly ManualResetEvent done;
private readonly int total;
private long current;

/// <summary>
/// 构造函数
/// </summary>
/// <param name="total">需要等待执行的线程总数</param>
public MutipleThreadResetEvent(int total)
{
this.total = total;
current = total;
done = new ManualResetEvent(false);
}

/// <summary>
/// 唤醒一个等待的线程
/// </summary>
public void SetOne()
{
// Interlocked 原子操作类 ,此处将计数器减1
if (Interlocked.Decrement(ref current) == 0)
{
//当所以等待线程执行完毕时，唤醒等待的线程
done.Set();
}
}

/// <summary>
/// 等待所以线程执行完毕
/// </summary>
public void WaitAll()
{
done.WaitOne();
}

/// <summary>
/// 释放对象占用的空间
/// </summary>
public void Dispose()
{
((IDisposable)done).Dispose();
}
}

}

测试代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace TestMutipleThreadRestEvent
{
/// <summary>
/// 测试MutipleThreadResetEvent
/// </summary>
class Program
{
static int i = 0;

/// <summary>
/// 主方法
/// </summary>
/// <param name="args">参数</param>
static void Main(string[] args)
{
//假设有100个请求线程
int num = 100;

//使用 MutipleThreadResetEvent
using (var countdown = new MutipleThreadResetEvent(num))
{
for (int i=0;i<num;i++)
{
//开启N个线程，传递MutipleThreadResetEvent对象给子线程
ThreadPool.QueueUserWorkItem(MyHttpRequest, countdown);
}

//等待所有线程执行完毕
countdown.WaitAll();
}

Console.WriteLine("所有的网络请求以及完毕，可以继续下面的分析...");
Console.ReadKey();
}

/// <summary>
/// 假设的网络请求
/// </summary>
/// <param name="state">参数</param>
private static void MyHttpRequest(object state)
{
// Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine(String.Format("哈哈:{0}",++i));

MutipleThreadResetEvent countdown = state as MutipleThreadResetEvent;
//发送信号量 本线程执行完毕
countdown.SetOne();
}
}
}

.NET4.0

在.NET Framework4.0中，微软为我们提供了CountdownEvent类。

“System.Threading.CountdownEvent 是一个同步基元，它在收到一定次数的信号之后，将会解除对其等待线程的锁定。 CountdownEvent 专门用于以下情况：您必须使用ManualResetEvent 或 ManualResetEventSlim，并且必须在用信号通知事件之前手动递减一个变量。 例如，在分叉/联接方案中，您可以只创建一个信号计数为 5 的CountdownEvent，然后在线程池上启动五个工作项，并且让每个工作项在完成时调用 Signal。 每次调用 Signal 时，信号计数都会递减 1。 在主线程上，对 Wait 的调用将会阻塞，直至信号计数为零。”

下面是微软给出的测试代码：

IEnumerable<Data> source = GetData();
using (CountdownEvent e = new CountdownEvent(1))
{
// fork work:
foreach (Data element in source)
{
// Dynamically increment signal count.
e.AddCount();
ThreadPool.QueueUserWorkItem(delegate(object state)
{
try
{
ProcessData(state);
}
finally
{
e.Signal();
}
},
element);
}
e.Signal();

// The first element could be run on this thread.

// Join with work.
e.Wait();
}
// .,.

更多的其它使用方式，请参阅 CountdownEvent。

使用 System.Threading.Tasks.Task类。代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication1
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("Start...");
Task[] tasks = new Task[50];
for (int i = 0; i < 50; i++)
{
tasks[i] = new Task(new Action<object>((o) =>
{
System.Threading.Thread.Sleep(500);
Console.WriteLine(string.Format("{0} is ok", o));
}), i);
tasks[i].Start();
}
Task.WaitAll(tasks);
Console.WriteLine("End\nPress any key to exit");
Console.ReadKey();
}
}
}

运行时截图如下：