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C#多線程之線程池ThreadPool用法_C#教程

作者：.NET開發(fā)菜鳥 ? 更新時(shí)間： 2022-05-09 編程語言

一、ThreadPool

ThreadPool是.Net Framework 2.0版本中出現(xiàn)的。

ThreadPool出現(xiàn)的背景：Thread功能繁多，而且對線程數(shù)量沒有管控，對于線程的開辟和銷毀要消耗大量的資源。每次new一個(gè)THread都要重新開辟內(nèi)存。

如果某個(gè)線程的創(chuàng)建和銷毀的代價(jià)比較高，同時(shí)這個(gè)對象還可以反復(fù)使用的，就需要一個(gè)池子（容器），保存多個(gè)這樣的對象，需要用的時(shí)候從池子里面獲取，用完之后不用銷毀，在放到池子里面。這樣不但能節(jié)省內(nèi)存資源，提高性能，而且還能管控線程的總數(shù)量，防止濫用。這時(shí)就需要使用ThreadPool了。

我們來看看ThreadPool中常用的一些方法。

1、QueueUserWorkItem()

QueueUserWorkItem()方法用來啟動一個(gè)多線程。我們先看看方法的定義：

QueueUserWorkItem()方法有一個(gè)WaitCallback類型的參數(shù)，在看看WaitCallback的定義：

可以看到WaitCallback就是有一個(gè)object類型參數(shù)的委托，所以ThreadPool啟動多線程使用下面的代碼：

using System;
using System.Threading;

namespace ThreadPoolDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine($"start ThreadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            // ThreadPoll啟動多線程
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(p => DoSomethingLong("啟動多線程"));

            Console.WriteLine($"end ThreadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            Console.ReadKey();
        }

        static void DoSomethingLong(string para)
        {
            Console.WriteLine($"{para}  ThreadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果：

2、GetMaxThreads()

GetMaxThreads()用來獲取線程池中最多可以有多少個(gè)輔助線程和最多有多少個(gè)異步線程。

ThreadPool.GetMaxThreads(out int workerThreads, out int completionPortThreads);
Console.WriteLine($"GetMaxThreads workerThreads={workerThreads} completionPortThreads={completionPortThreads}");

程序運(yùn)行結(jié)果：

3、GetMinThreads()

GetMinThreads()用來獲取線程池中最少可以有多少個(gè)輔助線程和最少有多少個(gè)異步線程。

ThreadPool.GetMinThreads(out int minworkerThreads, out int mincompletionPortThreads);
Console.WriteLine($"GetMinThreads workerThreads={minworkerThreads} completionPortThreads={mincompletionPortThreads}");

程序運(yùn)行結(jié)果：

4、SetMaxThreads()和SetMinThreads()

SetMaxThreads()和SetMinThreads()分別用來設(shè)置線程池中最多線程數(shù)和最少線程數(shù)。

using System;
using System.Threading;

namespace ThreadPoolDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine($"start ThreadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            // ThreadPoll啟動多線程
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(p => DoSomethingLong("啟動多線程"));

            // 獲取最大線程
            ThreadPool.GetMaxThreads(out int workerThreads, out int completionPortThreads);
            Console.WriteLine($"GetMaxThreads workerThreads={workerThreads} completionPortThreads={completionPortThreads}");

            // 獲取最小線程
            ThreadPool.GetMinThreads(out int minworkerThreads, out int mincompletionPortThreads);
            Console.WriteLine($"GetMinThreads workerThreads={minworkerThreads} completionPortThreads={mincompletionPortThreads}");

            // 設(shè)置線程池線程
            SetThreadPool();
            // 輸出設(shè)置后的線程池線程個(gè)數(shù)
            Console.WriteLine("輸出修改后的最多線程數(shù)和最少線程數(shù)");
            ThreadPool.GetMaxThreads(out int maxworkerThreads, out int maxcompletionPortThreads);
            Console.WriteLine($"GetMaxThreads workerThreads={maxworkerThreads} completionPortThreads={maxcompletionPortThreads}");
            ThreadPool.GetMinThreads(out int workerEditThreads, out int completionPortEditThreads);
            Console.WriteLine($"GetMinThreads workerThreads={workerEditThreads} completionPortThreads={completionPortEditThreads}");
            Console.WriteLine($"end ThreadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            Console.ReadKey();
        }

        static void DoSomethingLong(string para)
        {
            Console.WriteLine($"{para}  ThreadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
        }

        /// 
        /// 設(shè)置線程池線程個(gè)數(shù)
        /// 
        static void SetThreadPool()
        {

            Console.WriteLine("************設(shè)置最多線程數(shù)和最少線程數(shù)****************");
            // 設(shè)置最大線程
            ThreadPool.SetMaxThreads(16, 16);
            // 設(shè)置最小線程
            ThreadPool.SetMinThreads(8, 8);

        }
    }
}

程序運(yùn)行結(jié)果：

二、線程等待

先來看下面一個(gè)小例子：

ThreadPool.QueueUserWorkItem(p => DoSomethingLong("啟動多線程"));
Console.WriteLine("等著QueueUserWorkItem完成后才執(zhí)行");

我們想讓異步多線程執(zhí)行完以后再輸出“等著QueueUserWorkItem完成后才執(zhí)行” 這句話，上面的代碼運(yùn)行效果如下：

從截圖中可以看出，效果并不是我們想要的，Thread中提供了暫停、恢復(fù)等API，但是ThreadPool中沒有這些API，在ThreadPool中要實(shí)現(xiàn)線程等待，需要使用到ManualResetEvent類。

ManualResetEvent類的定義如下：

ManualResetEvent需要一個(gè)bool類型的參數(shù)來表示暫停和停止。上面的代碼修改如下：

// 參數(shù)設(shè)置為false
ManualResetEvent manualResetEvent = new ManualResetEvent(false);
ThreadPool.QueueUserWorkItem(p => 
{
      DoSomethingLong("啟動多線程");
      // 設(shè)置為true
      manualResetEvent.Set();
});
// 
manualResetEvent.WaitOne();
Console.WriteLine("等著QueueUserWorkItem完成后才執(zhí)行");

結(jié)果：

ManualResetEvent類的參數(shù)值執(zhí)行順序如下：

(1)、false--WaitOne等待--Set--true--WaitOne直接過去
(2)、true--WaitOne直接過去--ReSet--false--WaitOne等待

注意：一般情況下，不要阻塞線程池中的線程，因?yàn)檫@樣會導(dǎo)致一些無法預(yù)見的錯(cuò)誤。來看下面的一個(gè)例子：

static void SetWait()
{
            // 設(shè)置最大線程
            ThreadPool.SetMaxThreads(16, 16);
            // 設(shè)置最小線程
            ThreadPool.SetMinThreads(8, 8);
            ManualResetEvent manualResetEvent = new ManualResetEvent(false);
            for (int i = 0; i < 20; i++)
            {
                int k = i;
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(p =>
                {
                    Console.WriteLine(k);
                    if (k < 18)
                    {
                        manualResetEvent.WaitOne();
                    }
                    else
                    {
                        // 設(shè)為true
                        manualResetEvent.Set();
                    }
                });
            }
            if (manualResetEvent.WaitOne())
            {
                Console.WriteLine("沒有死鎖、、、");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("發(fā)生死鎖、、、");
            }
}

啟動20個(gè)線程，如果k小于18就阻塞當(dāng)前的線程，結(jié)果：

從截圖中看出，只執(zhí)行了16個(gè)線程，后面的線程沒有執(zhí)行，這是為什么呢？因?yàn)槲覀冊谏厦嬖O(shè)置了線程池中最多可以有16個(gè)線程，當(dāng)16個(gè)線程都阻塞的時(shí)候，會造成死鎖，所以后面的線程不會再執(zhí)行了。

三、線程重用

ThreadPool可以很好的實(shí)現(xiàn)線程的重用，這樣就可以減少內(nèi)存的消耗，看下面的代碼：

/// 
/// 測試ThreadPool線程重用
/// 
static void ThreadPoolTest()
{
            // 線程重用
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t =>DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t =>DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t =>DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t =>DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t =>DoSomethingLong("ThreadPool"));
            Thread.Sleep(10 * 1000);
            Console.WriteLine("前面的計(jì)算都完成了。。。。。。。。");
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t =>DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t =>DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t =>DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t =>DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t =>DoSomethingLong("ThreadPool"));
}

然后在Main方法里面調(diào)用該方法，輸出結(jié)果如下圖所示：

我們在代碼里面總共創(chuàng)建了10個(gè)線程，而結(jié)果里面只有4個(gè)線程ID，這就說明ThreadPool可以實(shí)現(xiàn)線程的重用。下面我們在看看Thread是否可以實(shí)現(xiàn)線程的重用，代碼如下：

/// 
/// 測試Thread線程重用
/// 
static void ThreadTest()
{
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                new Thread(() => DoSomethingLong("Threads")).Start();
            }
            Thread.Sleep(10 * 1000);
            Console.WriteLine("前面的計(jì)算都完成了。。。。。。。。");
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                new Thread(() => DoSomethingLong("btnThreads")).Start();
            }
}

然后在Main方法里面調(diào)用，輸入結(jié)果如下圖所示：

我們同樣在代碼里面創(chuàng)建了10個(gè)線程，結(jié)果輸出了10個(gè)線程的ID，這就說明Thread不能實(shí)現(xiàn)線程的重用。同樣也說明THread的效率沒有ThreadPool高。

程序完整代碼：

using System;
using System.Threading;

namespace ThreadPoolDemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine($"start ThreadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            //// ThreadPoll啟動多線程
            //ThreadPool.QueueUserWorkItem(p => DoSomethingLong("啟動多線程"));

            //// 獲取最大線程
            //ThreadPool.GetMaxThreads(out int workerThreads, out int completionPortThreads);
            //Console.WriteLine($"GetMaxThreads workerThreads={workerThreads} completionPortThreads={completionPortThreads}");

            //// 獲取最小線程
            //ThreadPool.GetMinThreads(out int minworkerThreads, out int mincompletionPortThreads);
            //Console.WriteLine($"GetMinThreads workerThreads={minworkerThreads} completionPortThreads={mincompletionPortThreads}");

            //// 設(shè)置線程池線程
            //SetThreadPool();
            //// 輸出設(shè)置后的線程池線程個(gè)數(shù)
            //Console.WriteLine("輸出修改后的最多線程數(shù)和最少線程數(shù)");
            //ThreadPool.GetMaxThreads(out int maxworkerThreads, out int maxcompletionPortThreads);
            //Console.WriteLine($"GetMaxThreads workerThreads={maxworkerThreads} completionPortThreads={maxcompletionPortThreads}");
            //ThreadPool.GetMinThreads(out int workerEditThreads, out int completionPortEditThreads);
            //Console.WriteLine($"GetMinThreads workerThreads={workerEditThreads} completionPortThreads={completionPortEditThreads}");
            //Console.WriteLine($"end ThreadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");

            //// 參數(shù)設(shè)置為false
            //ManualResetEvent manualResetEvent = new ManualResetEvent(false);
            //ThreadPool.QueueUserWorkItem(p => 
            //{
            //    DoSomethingLong("啟動多線程");
            //    // 設(shè)置為true
            //    manualResetEvent.Set();
            //});
            //// 
            //manualResetEvent.WaitOne();
            //Console.WriteLine("等著QueueUserWorkItem完成后才執(zhí)行");

            // SetWait();

            // ThreadPool實(shí)現(xiàn)線程的重用
            // ThreadPoolTest();

            // Thread
            ThreadTest();
            Console.WriteLine($"end ThreadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
            Console.ReadKey();
        }

        static void DoSomethingLong(string para)
        {
            Console.WriteLine($"{para}  ThreadId: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
        }

        /// 
        /// 設(shè)置線程池線程個(gè)數(shù)
        /// 
        static void SetThreadPool()
        {

            Console.WriteLine("************設(shè)置最多線程數(shù)和最少線程數(shù)****************");
            // 設(shè)置最大線程
            ThreadPool.SetMaxThreads(16, 16);
            // 設(shè)置最小線程
            ThreadPool.SetMinThreads(8, 8);

        }

        static void SetWait()
        {
            // 設(shè)置最大線程
            ThreadPool.SetMaxThreads(16, 16);
            // 設(shè)置最小線程
            ThreadPool.SetMinThreads(8, 8);
            ManualResetEvent manualResetEvent = new ManualResetEvent(false);
            for (int i = 0; i < 20; i++)
            {
                int k = i;
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(p =>
                {
                    Console.WriteLine(k);
                    if (k < 18)
                    {
                        manualResetEvent.WaitOne();
                    }
                    else
                    {
                        // 設(shè)為true
                        manualResetEvent.Set();
                    }
                });
            }
            if (manualResetEvent.WaitOne())
            {
                Console.WriteLine("沒有死鎖、、、");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("發(fā)生死鎖、、、");
            }
        }

        /// 
        /// 測試ThreadPool線程重用
        /// 
        static void ThreadPoolTest()
        {
            // 線程重用
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t => DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t => DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t => DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t => DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t => DoSomethingLong("ThreadPool"));
            Thread.Sleep(10 * 1000);
            Console.WriteLine("前面的計(jì)算都完成了。。。。。。。。");
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t => DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t => DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t => DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t => DoSomethingLong("ThreadPool"));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t => DoSomethingLong("ThreadPool"));
        }

        /// 
        /// 測試Thread線程重用
        /// 
        static void ThreadTest()
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                new Thread(() => DoSomethingLong("Threads")).Start();
            }
            Thread.Sleep(10 * 1000);
            Console.WriteLine("前面的計(jì)算都完成了。。。。。。。。");
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                new Thread(() => DoSomethingLong("btnThreads")).Start();
            }
        }
    }
}

原文鏈接：https://www.cnblogs.com/dotnet261010/p/9124380.html

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