c#的ThreadPool使用筆記

摘要：
系列文章，從一個基本的代碼說起，逐步探索 ThreadPool 的奧妙。

首先，看看線程池的樣子：

從上圖看出，線程池維護1個至n個線程，操作系統從請求隊列中提取請求分配個線程池中的適合線程處理。

先寫下如下的代碼：

using System;
using System.Threading;

public class ThreadBase
{
    public static void Main ( ) {

        System.Threading.WaitCallback waitCallback = new WaitCallback ( MyThreadWork );

        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第一個線程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第二個線程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第三個線程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第四個線程" );
        Console.ReadLine ( );
    }

    public static void MyThreadWork ( object state ) {
        Console.WriteLine ( "線程現在開始啓動…… {0}",(string)state );
        Thread.Sleep ( 10000 );
        Console.WriteLine ( "運行結束…… {0}",( string ) state );
    }
}
分析上面的代碼：
一、首先定義了一個 System.Threading.WaitCallback 對象 waitCallback。 
WaitCallback 是一個委託，表示線程池線程要執行的回調方法,它的原型如下：
[ComVisibleAttribute(true)] 
public delegate void WaitCallback (Object state)

1、這裏有一個 Callback 機制的問題，所謂的Callback 簡單的理解就是由操作系統調用的函數，我們自己寫的程序不需要調用。就像有個修理工到家裏搞修理，你只需要告訴他鉗子、螺絲刀、膠布等修理工具在什麼地方就行，而不要管他在什麼時候、在什麼地方怎樣使用這些修理工具。
2、WaitCallback 的參數" Object state"，這個參數包含回調方法要使用的信息的對象。在接下來的情況中我再說。
既然 WaitCallback 委託的原型如此，那麼我們就申明一個跟它的樣子差不多的函數，這個函數就是要線程做的事情。

public static  void MyThreadWork ( object state )

這裏函數中多了一個 "static"，這是因爲Main的關係（更大一點就是因爲C#語言機制的問題），如果WaitCallback 的對象不是在靜態(static)方法中，這個static 是不需要的。

二、接着就是要執行的方法放入線程池中，以便操作系統執行。
我這裏放置了四個方法要操作系統執行：

        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第一個線程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第二個線程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第三個線程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第四個線程" );

這裏，我放置到線程池中的操作是一樣的，當然也可以不一樣，接下來說。

三、最後阻塞主線程，等待線程池中的線程執行

 Console.ReadLine ( );

如果忽略掉這個代碼，則有可能看不到任何輸出

好了，這是主線程做的事情了，接下來看看線程池中的線程做的事情。
這個很簡單，就是將線程的參數輸出，然後線程睡眠(sleep)一段時間，最後輸出線程結束的信息。

 

在上次的基礎上，我需要做以下的事情：
1、要傳遞給線程的參數更加複雜；
2、線程要處理的工作更加多樣；
3、在線程中我要改變主線程傳入的參數，並告訴主程序。

好的，第一個問題，因爲 WaitCallback 委託的原型決定了參數只能有一個 ( Object state )，那沒有辦法，我們只能將多個參數封裝到一個Object 中，也就是 class 中。
第二個問題，要處理這個問題也很簡單，就是再定義一個 WaitCallback 委託的對象，將它作爲參數傳遞給ThreadPool.QueueUserWorkItem （）方法。這個對象可以在線程裏面處理另外一類的工作。
代碼如下：

using System;
using System.Threading;

public class App
{
    public static void Main ( ) {
        WaitCallback waitCallback = new WaitCallback ( MyThreadWork );

        WaitCallback waitCallback2= new WaitCallback ( MyThreadWork2 );     // 增加線程工作類型

        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第一個線程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第二個線程" );

        MyState myState = new MyState ( "第三個線程",100);   // 增加自定義的線程參數類型
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback2, myState );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback2, new MyState("第四個線程",2) );

        Console.WriteLine ( "MyState 的 Number 值爲: {0}", myState.Number );    // 讀取線程改變後的 MyState
        Console.ReadLine ( );
    }

    public static void MyThreadWork ( object state ) {
        Console.WriteLine ( "MyThreadWork 開始啓動 …… {0}", ( string ) state );
        Thread.Sleep ( 10000 );
        Console.WriteLine ( "運行結束…… {0}", ( string ) state );
    }

    // use MyState class 
    public static void MyThreadWork2 ( object state ) {
        Console.WriteLine ( "MyThreadWork2 開始啓動…… {0},{1}", ( ( MyState ) state ).Info, ( ( MyState ) state ).Number );
        Thread.Sleep ( 10000 );
        ( ( MyState ) state ).Number += 1;      // 將 state的 Number 加 1
        Console.WriteLine ( "運行結束…… {0},{1}", ( ( MyState ) state ).Info, ( ( MyState ) state ).Number );
    }
}

public class MyState
{
    private string info;
    private int number;


    public MyState ( string info, int number ) {
        this.info = info;
        this.number = number;
    }

    public string Info {
        get {
            return this.info;
        }
        set {
            this.info = value;
        }
    }

    public int Number {
        get {
            return this.number;
        }
        set {
            this.number = value;
        }
    }
}

在代碼裏面，我嘗試對三個問題都進行解決，但是，很遺憾，上面的代碼只是解決了第1、2個問題。
雖然，我的MyThreadWork2 () 線程嘗試對 MyState 的 Number 進行加1操作，但是，主線程的輸出仍然可能是 100,如下所示：

MyState 的 Number 值爲: 100
MyThreadWork 開始啓動 …… 第一個線程
MyThreadWork 開始啓動 …… 第二個線程
MyThreadWork2 開始啓動…… 第三個線程,100
MyThreadWork2 開始啓動…… 第四個線程,2
運行結束…… 第一個線程
運行結束…… 第二個線程
運行結束…… 第三個線程,101
運行結束…… 第四個線程,3

光從代碼看，我們的輸出 MyState 信息的代碼應該是後面執行，想不到它居然在線程啓動之前就執行了！
呵呵，這就是多線程！
看樣子，我需要控制我的主線程——等所有的線程池中的線程都執行完成後，才接着執行主線程中輸出 MyState 信息的代碼。