C#多線程的處理方法

 

在多線程的程序中,經常會出現兩種情況:

一種情況:   應用程序中,線程把大部分的時間花費在等待狀態,等待某個事件發生,然後才能給予響應
                  這一般使用ThreadPool(線程池)來解決;

另一種情況:線程平時都處於休眠狀態,只是週期性地被喚醒
                  這一般使用Timer(定時器)來解決;

ThreadPool類提供一個由系統維護的線程池(可以看作一個線程的容器),該容器需要 Windows 2000 以上系統支持,因爲其中某些方法調用了只有高版本的Windows纔有的API函數。

將線程安放在線程池裏,需使用ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法,該方法的原型如下:

//將一個線程放進線程池,該線程的Start()方法將調用WaitCallback代理對象代表的函數
public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback);

//重載的方法如下,參數object將傳遞給WaitCallback所代表的方法
public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback, object);

注意:
ThreadPool類是一個靜態類,你不能也不必要生成它的對象。而且一旦使用該方法在線程池中添加了一個項目,那麼該項目將是無法取消的。

在這裏你無需自己建立線程,只需把你要做的工作寫成函數,然後作爲參數傳遞給ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法就行了,傳遞的方法就是依靠WaitCallback代理對象,而線程的建立、管理、運行等工作都是由系統自動完成的,你無須考慮那些複雜的細節問題。

ThreadPool 的用法:
首先程序創建了一個ManualResetEvent對象,該對象就像一個信號燈,可以利用它的信號來通知其它線程。
本例中,當線程池中所有線程工作都完成以後,ManualResetEvent對象將被設置爲有信號,從而通知主線程繼續運行。

ManualResetEvent對象有幾個重要的方法:
初始化該對象時,用戶可以指定其默認的狀態(有信號/無信號);
在初始化以後,該對象將保持原來的狀態不變,直到它的Reset()或者Set()方法被調用:
Reset()方法:將其設置爲無信號狀態;
Set()方法:將其設置爲有信號狀態。
WaitOne()方法:使當前線程掛起,直到ManualResetEvent對象處於有信號狀態,此時該線程將被激活。然後,程序將向線程池中添加工作項,這些以函數形式提供的工作項被系統用來初始化自動建立的線程。當所有的線程都運行完了以後,ManualResetEvent.Set()方法被調用,因爲調用了ManualResetEvent.WaitOne()方法而處在等待狀態的主線程將接收到這個信號,於是它接着往下執行,完成後邊的工作。

ThreadPool 的用法示例:

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

namespace ThreadExample
{
    
//這是用來保存信息的數據結構,將作爲參數被傳遞
    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;
  }

  
//線程池裏的線程將調用Beta()方法
  public void Beta(Object state)
  {
      
//輸出當前線程的hash編碼值和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) 
      {
        
//如果當前的Hash表中沒有當前線程的Hash值,則添加之
        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()操作是一個原子操作,具體請看下面說明
          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;//允許線程池中運行最多10個線程
                
//新建ManualResetEvent對象並且初始化爲無信號狀態
                ManualResetEvent eventX = new ManualResetEvent(false);
                Console.WriteLine(
"Queuing {0} items to Thread Pool", MaxCount);
                Alpha oAlpha 
= new Alpha(MaxCount); 
                
//創建工作項
                
//注意初始化oAlpha對象的eventX屬性
                oAlpha.eventX = eventX;
                Console.WriteLine(
"Queue to Thread Pool 0");
                
try
                {
                    
//將工作項裝入線程池 
                    
//這裏要用到Windows 2000以上版本纔有的API,所以可能出現NotSupportException異常
                    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)//如果當前系統支持ThreadPool的方法.
                {
                    
for (int iItem=1;iItem < MaxCount;iItem++)
                    {
                        
//插入隊列元素
                        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,即線程調用ManualResetEvent.Set()方法
                    eventX.WaitOne(Timeout.Infinite,true);
                    
//WaitOne()方法使調用它的線程等待直到eventX.Set()方法被調用
                    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;
            }
        }
    }

}

程序中應該引起注意的地方:
SomeState類是一個保存信息的數據結構,它在程序中作爲參數被傳遞給每一個線程,因爲你需要把一些有用的信息封裝起來提供給線程,而這種方式是非常有效的。
程序出現的InterLocked類也是專爲多線程程序而存在的,它提供了一些有用的原子操作。

原子操作:就是在多線程程序中,如果這個線程調用這個操作修改一個變量,那麼其他線程就不能修改這個變量了,這跟lock關鍵字在本質上是一樣的。

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