如果你仔細(xì)閱讀了我前面的三篇文章,我相信你對(duì)用.NET Framework提供的System.Threading.Thread類和一些線程同步的類基本的線程知識(shí)和多線程編程知識(shí)很了解。我們將在這里進(jìn)一步討論一些.NET類,以及他們?cè)诙嗑€程編程中扮演的角色和怎么編程。它們是:
System.Threading.ThreadPool 類
System.Threading.Timer 類
如果線程的數(shù)目并不是很多,而且你想控制每個(gè)線程的細(xì)節(jié)諸如線程的優(yōu)先級(jí)等,使用Thread是比較合適的;但是如果有大量的線程,考慮使用線程池應(yīng)該更好一些,它提供了高效的線程管理機(jī)制來處理多任務(wù)。 對(duì)于定期的執(zhí)行任務(wù)Timer類是合適的;使用代表是異步方法調(diào)用的首選。
System.Threading.ThreadPool Class
當(dāng)你創(chuàng)建應(yīng)用程序時(shí),你應(yīng)該認(rèn)識(shí)到大部分時(shí)間你的線程在空閑的等待某些事件的發(fā)生(諸如按下一個(gè)鍵或偵聽套節(jié)子的請(qǐng)求)。毫無疑問的,你也會(huì)認(rèn)為這是絕對(duì)的浪費(fèi)資源。
如果這里有很多的任務(wù)需要完成,每個(gè)任務(wù)需要一個(gè)線程,你應(yīng)該考慮使用線程池來更有效的管理你的資源并且從中受益。線程池是執(zhí)行的多個(gè)線程集合,它允許你添加以線程自動(dòng)創(chuàng)建和開始的任務(wù)到隊(duì)列里面去。使用線程池使得你的系統(tǒng)可以優(yōu)化線程在CPU使用時(shí)的時(shí)間碎片。但是要記住在任何特定的時(shí)間點(diǎn),每一個(gè)進(jìn)程和每個(gè)線程池只有一個(gè)一個(gè)正在運(yùn)行的線程。這個(gè)類使得你的線程組成的池可以被系統(tǒng)管理,而使你的主要精力集中在工作流的邏輯而不是線程的管理。
當(dāng)?shù)谝淮螌?shí)例化ThreadPool類時(shí)線程池將被創(chuàng)建。它有一個(gè)默認(rèn)的上限,即每處理器最多可以有25個(gè),但是這個(gè)上限是可以改變的。這樣使得處理器不會(huì)閑置下來。如果其中一個(gè)線程等待某個(gè)事件的發(fā)生,線程池將初始化另外一個(gè)線程并投入處理器工作,線程池就是這樣不停的創(chuàng)建工作的線程和分配任務(wù)給那些沒有工作的在隊(duì)列里的線程。唯一的限制是工作線程的數(shù)目不能超過最大允許的數(shù)目。每個(gè)線程將運(yùn)行在默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)和使用默認(rèn)的屬于多線程空間的堆棧大小空間。一旦一項(xiàng)工作任務(wù)被加入隊(duì)列,你是不能取消的。
請(qǐng)求線程池處理一個(gè)任務(wù)或者工作項(xiàng)可以調(diào)用QueueUserWorkItem方法。這個(gè)方法帶一個(gè)WaitCallback代表類型的參數(shù),這個(gè)參數(shù)包裝了你藥完成的任務(wù)。運(yùn)行時(shí)自動(dòng)為每一個(gè)的任務(wù)創(chuàng)建線程并且在任務(wù)釋放時(shí)釋放線程。
下面的代碼說明了如何創(chuàng)建線程池和怎樣添加任務(wù):
public void afunction(object o)
{
// do what ever the function is supposed to do.
}
//thread entry code
{
// create an instance of WaitCallback
WaitCallback myCallback = new WaitCallback (afunction);
//add this to the thread pool / queue a task
ThreadPool.QueueUserWorkItem (myCallback);
}
你也可以通過調(diào)用ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject方法來傳遞一個(gè)System.Threading.WaitHandle,當(dāng)被通知或者時(shí)間超過了調(diào)用被System.Threading.WaitOrTimerCallback包裝的方法。
線程池和基于事件的編程模式使得線程池對(duì)注冊(cè)的WaitHandles的監(jiān)控和對(duì)合適的WaitOrTimerCallback代表方法的調(diào)用十分簡(jiǎn)單(當(dāng)WaitHandle被釋放時(shí))。這些做法其實(shí)很簡(jiǎn)單。這里有一個(gè)線程不斷的觀測(cè)在線程池隊(duì)列等待操作的狀態(tài)。一旦等待操作完成,一個(gè)線程將被執(zhí)行與其對(duì)應(yīng)的任務(wù)。因此,這個(gè)方法隨著出發(fā)觸發(fā)事件的發(fā)生而增加一個(gè)線程。
讓我們看看怎么隨事件添加一個(gè)線程到線程池,其實(shí)很簡(jiǎn)單。我們只需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)ManualResetEvent類的事件和一個(gè)WaitOrTimerCallback的代表,然后我們需要一個(gè)攜帶代表狀態(tài)的對(duì)象,同時(shí)我們也要決定休息間隔和執(zhí)行方式。我們將上面的都添加到線程池,并且激發(fā)一個(gè)事件:
public void afunction(object o)
{
// do what ever the function is supposed to do.
}
//object that will carry the status information
public class anObject
{
}
//thread entry code
{
//create an event object
ManualResetEvent aevent = new ManualResetEvent (false);
// create an instance of WaitOrTimerCallback
WaitOrTimerCallback thread_method = new WaitOrTimerCallback (afunction);
// create an instance of anObject
anObject myobj = new anObject();
// decide how thread will perform
int timeout_interval = 100; // timeout in milli-seconds.
bool onetime_exec = true;
//add all this to the thread pool.
ThreadPool. RegisterWaitForSingleObject (aevent, thread_method, myobj, timeout_interval, onetime_exec);
// raise the event
aevent.Set();
}
在QueueUserWorkItem和RegisterWaitForSingleObject方法中,線程池創(chuàng)建了一個(gè)后臺(tái)的線程來回調(diào)。當(dāng)線程池開始執(zhí)行一個(gè)任務(wù),兩個(gè)方法都將調(diào)用者的堆棧合并到線程池的線程堆棧中。如果需要安全檢查將耗費(fèi)更多的時(shí)間和增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān),因此可以通過使用它們對(duì)應(yīng)的不安全的方法來避免安全檢查。就是ThreadPool.UnsafeRegisterWaitForSingleObject 和ThreadPool.UnsafeQueueUserWorkItem。
你也可以對(duì)與等待操作無關(guān)的任務(wù)排隊(duì)。 Timer-queue timers and registered wait operations也使用線程池。它們的返回方法也被放入線程池排隊(duì)。
線程池是非常有用的,被廣泛的用于。NET平臺(tái)上的套節(jié)子編程,等待操作注冊(cè),進(jìn)程計(jì)時(shí)器和異步的I/O。對(duì)于小而短的任務(wù),線程池提供的機(jī)制也是十分便利處于多線程的。線程池對(duì)于完成許多獨(dú)立的任務(wù)而且不需要逐個(gè)的設(shè)置線程屬性是十分便利的。但是,你也應(yīng)該很清楚,有很多的情況是可以用其他的方法來替代線程池的。比如說你的計(jì)劃任務(wù)或給每個(gè)線程特定的屬性,或者你需要將線程放入單個(gè)線程的空間(而線程池是將所有的線程放入一個(gè)多線程空間),抑或是一個(gè)特定的任務(wù)是很冗長的,這些情況你最好考慮清楚,安全的辦法比用線程池應(yīng)該是你的選擇。
System.Threading.Timer Class
Timer類對(duì)于周期性的在分離的線程執(zhí)行任務(wù)是非常有效的,它不能被繼承。
這個(gè)類尤其用來開發(fā)控制臺(tái)應(yīng)用程序,因?yàn)镾ystem.Windows.Forms.Time是不可用的。比如同來備份文件和檢查數(shù)據(jù)庫的一致性。
當(dāng)創(chuàng)建Timer對(duì)象時(shí),你藥估計(jì)在第一個(gè)代理調(diào)用之前等待的時(shí)間和后來的每次成功調(diào)用之間的時(shí)間。一個(gè)定時(shí)調(diào)用發(fā)生在方法的應(yīng)得時(shí)間過去,并且在后來周期性的調(diào)用這個(gè)方法。你可以適應(yīng)Timer的Change方法來改變這些設(shè)置的值或者使Timer失效。當(dāng)定時(shí)器Timer不再使用時(shí),你應(yīng)該調(diào)用Dispose方法來釋放其資源。
TimerCallback代表負(fù)責(zé)指定與Timer對(duì)象相關(guān)聯(lián)的方法(就是要周期執(zhí)行的任務(wù))和狀態(tài)。它在方法應(yīng)得的時(shí)間過去之后調(diào)用一次并且周期性的調(diào)用這個(gè)方法直到調(diào)用了Dispose方法釋放了Timer的所有資源。系統(tǒng)自動(dòng)分配分離的線程。
讓我們來看一段代碼看看事如何創(chuàng)建Timer對(duì)象和使用它的。我們首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)TimerCallback代理,在后面的方法中要使用到的。如果需要,下一步我們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)狀態(tài)對(duì)象,它擁有與被代理調(diào)用的方法相關(guān)聯(lián)的特定信息。為了使這些簡(jiǎn)單一些,我們傳遞一個(gè)空參數(shù)。我們將實(shí)例化一個(gè)Timer對(duì)象,然后再使用Change方法改變Timer的設(shè)置,最后調(diào)用Dispose方法釋放資源。
// class that will be called by the Timer
public class WorkonTimerReq
{
public void aTimerCallMethod()
{
// does some work
}
}
//timer creation block
{
//instantiating the class that gets called by the Timer.
WorkonTimerReq anObj = new WorkonTimerReq () ;
// callback delegate
TimerCallback tcallback = new TimerCallback(anObj. aTimerCallMethod) ;
// define the dueTime and period
long dTime = 20 ; // wait before the first tick (in ms)
long pTime = 150 ; // timer during subsequent invocations (in ms)
// instantiate the Timer object
Timer atimer = new Timer(tcallback, null, dTime, pTime) ;
// do some thing with the timer object
...
//change the dueTime and period of the Timer
dTime=100;
pTime=300;
atimer.Change(dTime, pTime) ;
// do some thing
...
atimer.Dispose() ;
...
}
異步編程
這部分內(nèi)容如果要講清楚本來就是很大的一部分,在這里,我不打算詳細(xì)討論這個(gè)東西,我們只是需要直到它是什么,因?yàn)槎嗑€程編程如果忽律異步的多線程編程顯然是不應(yīng)該的。異步的多線程編程是你的程序可能會(huì)用到的另外一種多線程編程方法。
在前面的文章我們花了很大的篇幅來介紹線程的同步和怎么實(shí)現(xiàn)線程的同步,但是它有一個(gè)固有的致命的缺點(diǎn),你或許注意到了這一點(diǎn)。那就是每個(gè)線程必須作同步調(diào)用,也就是等到其他的功能完成,否則就阻塞。當(dāng)然,某些情況下,對(duì)于那些邏輯上相互依賴的任務(wù)來說是足夠的。異步編程允許更加復(fù)雜的靈活性。一個(gè)線程可以作異步調(diào)用,不需要等待其他的東西。你可以使用這些線程作任何的任務(wù),線程負(fù)責(zé)獲取結(jié)果推進(jìn)運(yùn)行。這給予了那些需要管理數(shù)目巨大的請(qǐng)求而且負(fù)擔(dān)不起請(qǐng)求等待代價(jià)的企業(yè)級(jí)的系統(tǒng)更好的可伸縮性。
.NET平臺(tái)提供了一致的異步編程機(jī)制用于ASP.NET,I/O,Web Services,Networking,Message等。
后記
由于學(xué)習(xí)的時(shí)候很難找到中文這方面的資料，因此我就只好學(xué)習(xí)英文的資料，由于水平不高，翻譯的時(shí)候可能難免曲解原文的意思，希望大家能夠指出，同時(shí)希望這些東西能夠給大家在學(xué)習(xí)這方面知識(shí)給予一定的參考和幫助，那怕是一點(diǎn)點(diǎn)，就很欣慰了。