ASP.NET中的多线程整理

 　　线程，是操作系统中的术语，是操作系统进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一个进程可以有很多线程，每条线程并行执行不同的任务。同一进程中的多条线程将共享该进程中的全部系统资源，如虚拟地址空间，文件描述符和信号处理等等。但同一进程中的多个线程有各自的调用栈(call stack)，自己的寄存器环境（register context)，自己的线程本地存储(thread-local storage)。我们把用来执行用户任务的线程称为工作线程。而线程池，是一种成熟的线程使用模式。

　　为什么要创建线程池?

　　线程池属于对象池.所有对象池都具有一个非常重要的共性，就是为了最大程度复用对象.那么，线程池的最重要的特征也就是最大程度利用线程。所以线程池的目的就是为了减少创建和切换线程的额外开销,利用已经的线程多次循环执行多个任务从而提高系统的处理能力.

　　在ASP.NET工作进程中有两种线程池，Worker线程池处理所有传入的请求, I / O线程池处理的I / O（访问文件系统，Web服务和数据库等）。每个应用程序域都有其自己的线程池，可以排队到线程池的操作的数量只受可用内存的限制，然而，对线程池中的线程数的限制在这个过程中可以同时被激活。

　　当我们发出一个（异步）页面请求。一个Worker线程就会被从Worker线程池中取出, 这个Worker线程会触发I/O操作。当I/O操作开始时，另一个线程将会被从I/O线程池中取出，在收到I/O线程的返回值之前，Worker线程会一直处于闲置状态。所以，如果你的页面加载事件触发了多个I/O操作，那么，Worker线程就很可能会被闲置很长时间。而线程池能够把正处于闲置状态的Worker线程回收,使他能够为其他的页面请求提供服务。从而，降低系统开销。

只要并发请求的数量不超过线程池的可用线程的数量，一切都很好。但是，当你正在构建企业级应用程序时，你的线程池中的线程的数量就会达到极限。当这种情况发生时，新的请求会进入请求队列。 而ASP.NET支持在它开始拒绝请求并返回错误503服务不可用之前的最大请求数量，但是，我还没搞清楚这个具体的数量值是多少。

以下为多线程示例：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Web;
using System.Web.UI;
using System.Web.UI.WebControls;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Data;
using System.Data.SqlClient;
using System.Configuration;

namespace AsyncWeb
{
    public partial class ThreadAsync : System.Web.UI.Page
    {
        private string connect = ConfigurationManager.ConnectionStrings["ValvesTestConnectionString"].ConnectionString.ToString();

        private DataTable threadOneResult;
        private DataTable threadTwoResult;
        private DataTable threadThreeResult;

        protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            AsyncCallsWithThreadPool();
        }

        public void AsyncCallsWithThreadPool()
        {
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(ThreadOne, 1000);
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(ThreadTwo, 5000);
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(ThreadThree, 10000);

            while (threadOneResult == null ||
                threadTwoResult == null ||
                threadThreeResult == null)
            {
                Thread.Sleep(10000);
            }

            // continue
            threadOneResult.Merge(threadTwoResult);
            threadOneResult.Merge(threadThreeResult);
            Output.DataSource = threadOneResult;
            Output.DataBind();
        }

        private void ThreadOne(object state)
        {
            DataSet ds = new DataSet();
            using (SqlConnection conn = new SqlConnection(connect))
            {
                SqlCommand cmd = new SqlCommand("SELECT top 10 header_id, line_id, ordered_item FROM oe_order_lines_all", conn);
                SqlDataAdapter da = new SqlDataAdapter(cmd);
                da.Fill(ds);
            }
            threadOneResult = ds.Tables[0];
        }

        private void ThreadTwo(object state)
        {
            DataSet ds = new DataSet();
            using (SqlConnection conn = new SqlConnection(connect))
            {
                SqlCommand cmd = new SqlCommand("SELECT top 20 header_id, line_id, ordered_item FROM oe_order_lines_all", conn);
                SqlDataAdapter da = new SqlDataAdapter(cmd);
                da.Fill(ds);
            }
            threadTwoResult = ds.Tables[0];
        }

        private void ThreadThree(object state)
        {
            DataSet ds = new DataSet();
            using (SqlConnection conn = new SqlConnection(connect))
            {
                SqlCommand cmd = new SqlCommand("SELECT top 30 header_id, line_id, ordered_item FROM oe_order_lines_all", conn);
                SqlDataAdapter da = new SqlDataAdapter(cmd);
                da.Fill(ds);
            }
            threadThreeResult = ds.Tables[0];
        }
    }
}

在这个例子中，我在线程池中放了三个线程。当程序启动时，这三个线程就会被从线程池中取出，然后分别执行对应的操作，如从数据库中取数据。这三个线程在执行时，主线程会处于闲置状态，直到这三个线程完成主线程才会继续执行。我这里是使用While循环来实现的，其实还可以用其他方式实现。使用这种方式对线程的控制程度比较高，要特别小心的使用。ASP.NET也为开发人员提供了它自己的异步编程模型，一起来看看吧！

ASP.NET 中的异步编程模型

ASP.NET提供的异步编程模型包含：异步页（Asynchronous Page）,Asynchronous Module 和 Asynchronous WebService。使用Asynchronous WebService实现异步的方式比较普遍，技术文档比较多。所以，本篇就不对Asynchronous WebService进行介绍。好了，开始吧！

异步页（Asynchronous Page）

　　上图为普通页面和异步页面的生命周期事件。相对于普通的页面生存周期事件，异步页多了异步事件，上图绿色的部分就是异步事件在页面事件中的执行位置。我们可以很清楚的看到主线程被一分为二了，其实这里主线程还是在的，只不过被闲置了来等待异步线程的执行结束。开发人员可以通过在ASP.NET中注册（Begin，End）方法来实现异步操作。ASP.NET会调用Begin方法，在begin方法中去执行I/O操作，如执行数据库查询操作，ASP.NET将立即从Begin方法中返回而不会去等待返回值。ASP.NET只要检测到线程返回了，就会立即把这个线程放回到线程池中，然后，使用这个线程去处理其他的请求。

　　从Begin方法中返回的是一个IAsyncResult 接口，正是通过这个接口ASP.NET才知道Begin方法什么时候结束。当Begin方法结束时，ASP.NET会到线程池中取出另一个线程去调用end方法。在end方法中，我们可以对返回值进行处理。

　　从ASP.NET的角度看，这只是一个普通的请求，但是确由两个线程来执行。这会不会有什么问题呢？

　　创建异步页的步骤很简单，首先在.aspx文件加入Async=”True”，目的就是程序在Runtime时告诉ASP.NET这是个异步页。如果是处理数据的异步请求，要在Connection String 中加“Asynchronous Processing=true;”。

如下示例：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Web;
using System.Web.UI;
using System.Web.UI.WebControls;
using System.Data;
using System.Data.SqlClient;
using System.Configuration;

namespace AsyncWeb
{
    public partial class About : System.Web.UI.Page
    {
        private SqlConnection _connection;
        private SqlCommand _command;
        private SqlDataReader _reader;

        protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            PageAsyncTask task = new PageAsyncTask(BeginAsyncOperation,
            EndAsyncOperation,
            TimeoutAsyncOperation,
            null);

            RegisterAsyncTask(task); 
        }
        IAsyncResult BeginAsyncOperation(object sender, EventArgs e,
        AsyncCallback cb, object state)
        {
            string connect = ConfigurationManager.ConnectionStrings["ValvesTestConnectionString"].ConnectionString.ToString();
            _connection = new SqlConnection(connect);

            _connection.Open();
            _command = new SqlCommand(
                "SELECT top 10 header_id, line_id, ordered_item FROM oe_order_lines_all", _connection);
            return _command.BeginExecuteReader(cb, state);
        }

        void EndAsyncOperation(IAsyncResult ar)
        {
            _reader = _command.EndExecuteReader(ar);
            DataTable dt = new DataTable();
            dt.Load(_reader);
            Output.DataSource = dt;
            Output.DataBind();
        }

        void TimeoutAsyncOperation(IAsyncResult ar)
        {

            // Called if async operation times out (@ Page AsyncTimeout)

            Label1.Text = "Data temporarily unavailable";

        }    
    }
    
}

这是一个比较简单的例子。但是，ASP.NET实现异步页的步骤还是比较复杂的，至少比普通的页复杂很多。但是，从性能上考虑，新请求能够很快进入管道，并且不需要在应用程序请求队列中等待很长的时间，这样就使得整个应用程序的性能都得到了提高。

ASP.NET异步HttpHandlers

ASP.NET中第二种异步模式是使用HttpHandler, httphander通过文件的后缀名来确定请求类型然后再确定使用哪个处理方法。ASPX handler 用来处理来自.aspx页面的请求。, 简单的说，其实它就是一个实现了IHttpHandler接口的类，它包括IsReusable方法和ProcessRequest方法。ProcessRequest方法的主要工作就是处理HttpRequest并把它转化为HttpResponse， 再将HttpContext传到page中。

// Name this C# file HandlerTest.cs and compile it with the
// command line: csc /t:library /r:System.Web.dll HandlerTest.cs.
// Copy HandlerTest.dll to your \bin directory.

using System.Web;

namespace HandlerExample
{
   public class MyHttpHandler : IHttpHandler
   {
      // Override the ProcessRequest method.
      public void ProcessRequest(HttpContext context)
      {
         context.Response.Write("<H1>This is an HttpHandler Test.</H1>");      
         context.Response.Write("<p>Your Browser:</p>");
         context.Response.Write("Type: " + context.Request.Browser.Type + "<br>");
         context.Response.Write("Version: " + context.Request.Browser.Version);
      }

      // Override the IsReusable property.
      public bool IsReusable
      {
         get { return true; }
      }
   }
}

/*
______________________________________________________________

To use this handler, include the following lines in a Web.config file.

<configuration>
   <system.web>
      <httpHandlers>
         <add verb="*" path="handler.aspx" type="HandlerExample.MyHttpHandler,HandlerTest"/>
      </httpHandlers>
   </system.web>
</configuration>
*/

开发人员可以使用IHttpAsyncHandler来实现异步的HttpHandler。待续。。。。