多线程的自动治理(线程池)

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：

一种情况：?? 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，然后才能给予响应
?????????????? ?? 这一般使用ThreadPool（线程池）来解决；

另一种情况：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。

在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()方法：将其设置为无信号状态；
Set()方法：将其设置为有信号状态。
WaitOne()方法：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。

ThreadPool 的用法示例：

using?System;
using?System.Collections;
using?System.Threading;

namespace?ThreadExample
{
????//这是用来保存信息的数据结构，将作为参数被传递
????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;
　　}

　　//线程池里的线程将调用Beta()方法
　　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.GetHashCode()=={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;
　????　}
??????????int?iX?=?2000;
??????????Thread.Sleep(iX);
??????????//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?int?Main(string[]?args)
????????????{
????????????????Console.WriteLine("Thread?Pool?Sample:");
????????????????bool?W2K?=?false;
????????????????int?MaxCount?=?10;//允许线程池中运行最多10个线程
????????????????//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);
????????????????Alpha?oAlpha?=?new?Alpha(MaxCount);?
????????????????//创建工作项
????????????????//注意初始化oAlpha对象的eventX属性
????????????????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NotSupportException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-Windows?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();
????????????????return?0;
????????????}
????????}
????}

}

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，它在程序中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。

程序的输出结果：
Thread?Pool?Sample:
Queuing?10?items?to?Thread?Pool
Queue?to?Thread?Pool?0
Queue?to?Thread?Pool?1
Queue?to?Thread?Pool?2
Queue?to?Thread?Pool?3
Queue?to?Thread?Pool?4
Queue?to?Thread?Pool?5
?2?0?:
HashCount.Count==0,?Thread.CurrentThread.GetHashCode()==2
Queue?to?Thread?Pool?6
Queue?to?Thread?Pool?7
Queue?to?Thread?Pool?8
Queue?to?Thread?Pool?9
Waiting?for?Thread?Pool?to?drain
?4?1?:
HashCount.Count==1,?Thread.CurrentThread.GetHashCode()==4
?6?2?:
HashCount.Count==1,?Thread.CurrentThread.GetHashCode()==6
?7?3?:
HashCount.Count==1,?Thread.CurrentThread.GetHashCode()==7
?2?4?:
HashCount.Count==1,?Thread.CurrentThread.GetHashCode()==2
?8?5?:
HashCount.Count==2,?Thread.CurrentThread.GetHashCode()==8
?9?6?:
HashCount.Count==2,?Thread.CurrentThread.GetHashCode()==9
?10?7?:
HashCount.Count==2,?Thread.CurrentThread.GetHashCode()==10
?11?8?:
HashCount.Count==2,?Thread.CurrentThread.GetHashCode()==11
?4?9?:
HashCount.Count==2,?Thread.CurrentThread.GetHashCode()==4

Setting?eventX
Thread?Pool?has?been?drained?(Event?fired)

Load?across?threads
11?1
10?1
9?1
8?1
7?1
6?1
4?2
2?2

我们应该彻底地分析上面的程序，把握住线程池的本质，理解它存在的意义是什么，这样才能得心应手地使用它

多线程的自动治理(线程池)

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