C# 多线程的自动管理(线程池)

在多线程的程序中，经常会出现两种情况： 

   1. 应用程序中线程把大部分的时间花费在等待状态，等待某个事件发生，然后给予响应。这一般使用 ThreadPool（线程池）来解决。  

   2. 线程平时都处于休眠状态，只是周期性地被唤醒。这一般使用 Timer（定时器）来解决。

ThreadPool 类提供一个由系统维护的线程池（可以看作一个线程的容器），该容器需要 Windows 2000 以上系统支持，因为其中某些方法调用了只有高版本的Windows 才有的 API 函数。

将线程安放在线程池里，需使用 ThreadPool.QueueUserWorkItem() 方法，该方法的原型如下： 

    // 将一个线程放进线程池，该线程的 Start() 方法将调用 WaitCallback 代理对象代表的函数 

    public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback); 

    // 重载的方法如下，参数 object 将传递给 WaitCallback 所代表的方法 

    public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback, object); 
注意： 

    ThreadPool 类是一个静态类，你不能也不必要生成它的对象。而且一旦使用该方法在线程池中添加了一个项目，那么该项目将是无法取消的。这里你无需自己建立线程，只需把你要做的工作写成函数，然后作为参数传递给ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法就行了，传递的方法就是依靠 WaitCallback 代理对象，而线程的建立、管理、运行等工作都是由系统自动完成的，你无须考虑那些复杂的细节问题。

 

ThreadPool 的用法： 

    首先程序创建了一个 ManualResetEvent 对象，该对象就像一个信号灯，可以利用它的信号来通知其它线程。本例中，当线程池中所有线程工作都完成以后，ManualResetEvent 对象将被设置为有信号，从而通知主线程继续运行。 

ManualResetEvent 对象有几个重要的方法： 

    初始化该对象时，用户可以指定其默认的状态（有信号/无信号）； 

    在初始化以后，该对象将保持原来的状态不变，直到它的 Reset() 或者 Set() 方法被调用： 

    Reset()： 

        将其设置为无信号状态； 

    Set()： 

        将其设置为有信号状态。 

    WaitOne()： 

        使当前线程挂起，直到 ManualResetEvent 对象处于有信号状态，此时该线程将被激活。然后，程序将向线程池中添加工作项，这些以函数形式提供的工作项被系统用来初始化自动建立的线程。当所有的线程都运行完了以后，ManualResetEvent.Set() 方法被调用，因为调用了 ManualResetEvent.WaitOne() 方法而处在等待状态的主线程将接收到这个信号，于是它接着往下执行，完成后边的工作。

using System;

using System.Collections;

using System.Threading;

namespace ThreadExample

{

/// <summary>

/// 这是用来保存信息的数据结构，将作为参数被传递

/// </summary>

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;

}

    /// <summary>

/// 线程池里的线程将调用 Beta()方法

    /// </summary>

/// <param name="state"></param>

public void Beta(Object state)

{

// 输出当前线程的 hash 编码值和 Cookie 的值

Console.WriteLine(" {0} {1} :", Thread.CurrentThread.GetHashCode(), ((SomeState)state).Cookie);

Console.WriteLine("HashCount.Count=={0}, Thread.CurrentThread.GetHash Code()=={1}", HashCount.Count,

Thread.CurrentThread.GetHashCode());

lock (HashCount)

{

// 如果当前的 Hash 表中没有当前线程的 Hash 值，则添加之

if (!HashCount.ContainsKey(Thread.CurrentThread.GetHashCode()))

HashCount.Add(Thread.CurrentThread.GetHashCode(), 0);

HashCount[Thread.CurrentThread.GetHashCode()] = ((int)HashCount[Thread.CurrentThread.GetHashCode()]) + 1;

}

Thread.Sleep(2000);

// Interlocked.Increment() 操作是一个原子操作，具体请看下面说明

Interlocked.Increment(ref iCount);

if (iCount == iMaxCount)

{

Console.WriteLine();

Console.WriteLine("Setting eventX ");

eventX.Set();

}

}

}

public class SimplePool

{

public static void Main(string[] args)

{

Console.WriteLine("Thread Pool Sample:");

bool W2K = false;

// 允许线程池中运行最多 10 个线程 

int MaxCount = 10;

// 新建 ManualResetEvent 对象并且初始化为无信号状态 

ManualResetEvent eventX = new ManualResetEvent(false);

Console.WriteLine("Queuing {0} items to Thread Pool", MaxCount);

// 注意初始化 oAlpha 对象的 eventX 属性 

Alpha oAlpha = new Alpha(MaxCount);

oAlpha.eventX = eventX;

Console.WriteLine("Queue to Thread Pool 0");

try

{

    // 将工作项装入线程池 

    // 这里要用到 Windows 2000 以上版本才有的 API，所以可能出现 NotSupp ortException 异常 

    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-Wind ows 2000 system.");

    W2K = false;

}

if (W2K) // 如果当前系统支持 ThreadPool 的方法. 

{

    for (int iItem = 1; iItem < MaxCount; iItem++)

{

        // 插入队列元素 

        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，即线程调用 ManualResetEvent.Set() 方法 

    eventX.WaitOne(Timeout.Infinite, true);

    // WaitOne() 方法使调用它的线程等待直到 eventX.Set() 方法被调用 

    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();

}

}

}

    程序中应该引起注意的地方： 

    SomeState 类是一个保存信息的数据结构，它作为参数被传递给每一个线程，因为你需要把一些有用的信息封装起来提供给线程，而这种方式是非常有效的。 

    程序出现的 InterLocked 类也是专为多线程程序而存在的，它提供了一些有用的原子操作。原子操作：就是在多线程程序中，如果这个线程调用这个操作修改一个变量，那么其他线程就不能修改这个变量了，这跟 lock 关键字在本质上是一样的。