.NET异步和多线程系列- Thread和ThreadPool

Posted 2021-04-01 DotNet开发跳槽

一、Thread类

C#里面的多线程：Thread类是C#语言对线程对象的一个封装。

首先看下如何开启线程，执行委托的内容：

/// <summary>
/// 一个比较耗时耗资源的私有方法
/// </summary>
private void DoSomethingLong(string name)
{
    Console.WriteLine($"****************DoSomethingLong Start  {name}  {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} " +
        $"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
    long lResult = 0;
    for (int i = 0; i < 1_000_000_000; i++)
    {
        lResult += i;
    }
    Thread.Sleep(2000);
    Console.WriteLine($"****************DoSomethingLong   End  {name}  {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} " +
        $"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")} {lResult}***************");
}

/// <summary>
/// 多线程 Thread类是.NET Framework 1.0的时候出现的
/// Thread：C#对线程对象的一个封装
/// </summary>
private void btnThread_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Console.WriteLine($"****************btnThread_Click Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} " +
        $"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");

    {
        ParameterizedThreadStart method = o => this.DoSomethingLong("btnThread_Click");
        Thread thread = new Thread(method);
        thread.Start("浪子天涯");//开启线程，执行委托的内容
    }

    Console.WriteLine($"****************btnThread_Click End   {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} " +
        $"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
}

线程等待、线程优先级、前台线程和后台线程：

{
    ThreadStart method = () =>
    {
        Thread.Sleep(5000);
        this.DoSomethingLong("btnThread_Click");
        Thread.Sleep(5000);
    };
    Thread thread = new Thread(method);
    thread.Start(); //开启线程，执行委托的内容

    //该花括号内的这些方法已经被微软抛弃了，建议不要去用
    {
        //thread.Suspend(); //暂停
        //thread.Resume();//恢复    真的不该要的，暂停不一定马上暂停；让线程操作太复杂了
        //thread.Abort();
        //线程是计算机资源，程序想停下线程，只能向操作系统通知(线程抛异常)，
        //会有延时/不一定能真的停下来
        //Thread.ResetAbort();
    }


    //1等待
    while (thread.ThreadState != ThreadState.Stopped)
    {
        Thread.Sleep(200); //当前线程休息200ms
    }

    //2 Join等待
    thread.Join(); //运行这句代码的线程，等待thread的完成
    thread.Join(1000); //最多等待1000ms

    Console.WriteLine("这里是线程执行完之后才操作。。。");

    //最高优先级：优先执行，但不代表优先完成看，甚至说极端情况下，还有意外发生，不能通过这个来控制线程的执行先后顺序
    thread.Priority = ThreadPriority.Highest;

    //是否是后台线程 默认是false
    thread.IsBackground = false; //默认是false 前台线程，进程关闭，线程需要计算完后才退出
    //thread.IsBackground = true;//关闭进程，线程退出
}

下面来看下Thread类的使用：

基于Thread封装一个带有回调的

/// <summary>
/// 基于Thread封装一个回调
/// 回调：启动子线程执行动作A--不阻塞--A执行完后子线程会执行动作B
/// </summary>
/// <param name="threadStart">多线程执行的操作</param>
/// <param name="actionCallback">线程完成后，回调的动作</param>
private void ThreadWithCallBack(ThreadStart threadStart, Action actionCallback)
{
    //Thread thread = new Thread(threadStart);
    //thread.Start();
    //thread.Join(); //错了，因为方法被阻塞了
    //actionCallback.Invoke();

    ThreadStart method = new ThreadStart(() =>
    {
        threadStart.Invoke();
        actionCallback.Invoke();
    });
    new Thread(method).Start();
}

{
    ThreadStart threadStart = () => this.DoSomethingLong("btnThread_Click");
    Action actionCallBack = () =>
    {
        Thread.Sleep(2000);
        Console.WriteLine($"This is Calllback {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")}");
    };
    this.ThreadWithCallBack(threadStart, actionCallBack);
}

基于Thread封装一个带有返回值的

/// <summary>
/// 基于Thread封装一个带有返回值的
/// 1 异步，非阻塞的
/// 2 还能获取到最终计算结果
/// 
/// 既要不阻塞，又要计算结果？不可能！故此处返回一个委托，当外部需要使用结果的时候再阻塞，此时可能已经计算完了。
/// </summary>
private Func<T> ThreadWithReturn<T>(Func<T> func)
{
    T t = default(T);
    ThreadStart threadStart = new ThreadStart(() =>
    {
        t = func.Invoke();
    });
    Thread thread = new Thread(threadStart);
    thread.Start();

    return new Func<T>(() =>
    {
        thread.Join();
        //thread.ThreadState
        return t;
    });
}

{
    Func<int> func = () =>
    {
        Thread.Sleep(5000);
        return DateTime.Now.Year;
    };
    Func<int> funcThread = this.ThreadWithReturn(func);//非阻塞
    Console.WriteLine("do something 1");
    Console.WriteLine("do something 2");
    Console.WriteLine("do something 3");
    int iResult = funcThread.Invoke();//阻塞
}

控制线程的数量（仅供参考）：

{
    List<Thread> threads = new List<Thread>();
    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {
        if (threads.Count(t => t.ThreadState == ThreadState.Running) < 10)
        {
            Thread thread = new Thread(new ThreadStart(() => { }));
            thread.Start();
            threads.Add(thread);
        }
        else
        {
            Thread.Sleep(200);
        }
    }
}

二、ThreadPool类

由于Thread类功能繁多，反而用不好--就像给4岁小孩一把热武器，反而会造成更大的伤害。而且对线程数量也是没有管控的。故微软在.NET Framework 2.0推出来ThreadPool线程池。

如果某个对象创建和销毁代价比较高，同时这个对象还可以反复使用的，就需要一个池子。

保存多个这样的对象，需要用的时候从池子里面获取；用完之后不用销毁，放回池子；(享元模式)

节约资源提升性能；此外，还能管控总数量，防止滥用；

ThreadPool的线程都是后台线程。

下面我们直接来看下相关代码：

/// <summary>
/// ThreadPool线程池
/// 由于Thread类功能繁多，反而用不好--就像给4岁小孩一把热武器，反而会造成更大的伤害
/// 对线程数量是没有管控的
/// 
/// 线程池是.NET Framework 2.0推出来的
/// 如果某个对象创建和销毁代价比较高，同时这个对象还可以反复使用的，就需要一个池子
/// 保存多个这样的对象，需要用的时候从池子里面获取；用完之后不用销毁，放回池子；(享元模式)
/// 节约资源提升性能；此外，还能管控总数量，防止滥用；
/// 
/// ThreadPool的线程都是后台线程
/// 
/// 大家课后可以试试，基于ThreadPool去封装回调--返回值的
/// </summary>
private void btnThreadPool_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Console.WriteLine($"****************btnThreadPool_Click Start {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} " +
        $"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");

    //启动线程
    {
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => this.DoSomethingLong("btnThreadPool_Click1"));
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => this.DoSomethingLong("btnThreadPool_Click2"), "浪子天涯");
    }

    {
        ThreadPool.GetMaxThreads(out int workerThreads, out int completionPortThreads);
        Console.WriteLine($"当前电脑最大workerThreads={workerThreads} 最大completionPortThreads={completionPortThreads}");

        ThreadPool.GetMinThreads(out int workerThreadsMin, out int completionPortThreadsMin);
        Console.WriteLine($"当前电脑最小workerThreads={workerThreadsMin} 最大completionPortThreads={completionPortThreadsMin}");

        //设置的线程池数量是进程全局的（慎用，一般不用）
        //委托异步调用--Task--Parrallel--async/await 全部都是线程池的线程
        //直接new Thread不受这个数量限制的(但是会占用线程池的线程数量)
        ThreadPool.SetMaxThreads(8, 8); //设置的最大值，必须大于CPU核数，否则设置无效
        ThreadPool.SetMinThreads(2, 2);
        Console.WriteLine("====================设置线程池数量最大最小====================");

        ThreadPool.GetMaxThreads(out int workerThreads1, out int completionPortThreads1);
        Console.WriteLine($"当前电脑最大workerThreads={workerThreads1} 最大completionPortThreads={completionPortThreads1}");

        ThreadPool.GetMinThreads(out int workerThreadsMin1, out int completionPortThreadsMin1);
        Console.WriteLine($"当前电脑最大workerThreads={workerThreadsMin1} 最大completionPortThreads={completionPortThreadsMin1}");
    }

    //线程等待
    {
        ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);
        //false---关闭---Set打开---true---WaitOne就能通过
        //true---打开--ReSet关闭---false--WaitOne就只能等待
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(o =>
        {
            this.DoSomethingLong("btnThreadPool_Click1");
            mre.Set();
        });
        Console.WriteLine("Do Something 1");
        Console.WriteLine("Do Something 2");
        Console.WriteLine("Do Something 3");

        mre.WaitOne();
        Console.WriteLine("任务已经完成了。。。");
    }

    //写多线程的时候有这么一种说法：不要阻塞线程池里面的线程。
    //下面是一个死锁的例子
    {
        ThreadPool.SetMaxThreads(8, 8);
        ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            int k = i; //此处必须声明一个变量存放i的值，不能直接使用i变量，否则会有问题
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t =>
            {
                Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} show {k}");
                if (k == 9) //设置了最多只允许8个线程，但此处是9，导致死锁了
                {
                    mre.Set(); //开关打开
                }
                else
                {
                    mre.WaitOne(); //线程等待，阻塞
                }
            });
        }

        if (mre.WaitOne()) //开关没打开，一直等待，死锁了
        {
            Console.WriteLine("任务全部执行成功！");
        }
    }

    Console.WriteLine($"****************btnThreadPool_Click End   {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} " +
        $"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}***************");
}

 

Demo源码：

链接：https://pan.baidu.com/s/1wVscaka37emNGz9x-rm0qA
提取码：3l2e

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