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  • 多线程学习笔记2 线程池

    在多线程的程序中,经常会出现两种情况:

    一种情况:   应用程序中,线程把大部分的时间花费在等待状态,等待某个事件发生,然后才能给予响应
                      这一般使用ThreadPool(线程池)来解决;

    另一种情况:线程平时都处于休眠状态,只是周期性地被唤醒
                      这一般使用Timer(定时器)来解决;

    ThreadPool类提供一个由系统维护的线程池(可以看作一个线程的容器),该容器需要 Windows 2000 以上系统支持,因为其中某些方法调用了只有高版本的Windows才有的API函数。

    将线程安放在线程池里,需使用ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法,该方法的原型如下:

    //将一个线程放进线程池,该线程的Start()方法将调用WaitCallback代理对象代表的函数
    public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback);

    //重载的方法如下,参数object将传递给WaitCallback所代表的方法
    public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback, object);

    注意:
    ThreadPool类是一个静态类,你不能也不必要生成它的对象。而且一旦使用该方法在线程池中添加了一个项目,那么该项目将是无法取消的。

    在这里你无需自己建立线程,只需把你要做的工作写成函数,然后作为参数传递给 ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法就行了,传递的方法就是依靠WaitCallback代理对象,而线程的建立、管理、运行等工作都是由系统自动完成的,你无须考虑那些复杂的细节问题。

    ThreadPool 的用法:
    首先程序创建了一个ManualResetEvent对象,该对象就像一个信号灯,可以利用它的信号来通知其它线程。
    本例中,当线程池中所有线程工作都完成以后,ManualResetEvent对象将被设置为有信号,从而通知主线程继续运行。

    ManualResetEvent对象有几个重要的方法:
    初始化该对象时,用户可以指定其默认的状态(有信号/无信号);
    在初始化以后,该对象将保持原来的状态不变,直到它的Reset()或者Set()方法被调用:
    Reset()方法:将其设置为无信号状态;
    Set()方法:将其设置为有信号状态。
    WaitOne()方法:使当前线程挂起,直到ManualResetEvent对象处于有信号状态,此时该线程将被激活。然后,程序将向线程池中添加工作项,这些以函数形式提供的工作项被系统用来初始化自动建立的线程。当所有的线程都运行完了以后,ManualResetEvent.Set()方法被调用,因为调用了ManualResetEvent.WaitOne()方法而处在等待状态的主线程将接收到这个信号,于是它接着往下执行,完成后边的工作。

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

    namespace ConsoleApplication1
    {
        
    class Program
        {
            
    static void Main(string[] args)
            {
                Console.WriteLine(
    "Thread Spool Test:");
                
    //新建ManualResetEvent对象并且初始化为无信号状态
                ManualResetEvent enve = new ManualResetEvent(false);
                
    int Maxcount = 10;//允许线程池中运行最多10个线程
                Test TEST = new Test(Maxcount);
                TEST.eventx 
    = enve;
                
    for(int i=0;i<10;i++)
                {
                    Console.WriteLine(
    "Queue to Thread Pool {0}", i);
                    
    //线程池自动创建线程 我们只需要传入方法
                    ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(TEST.Bate), new NUmber(i));
                }
                Console.WriteLine(
    "Waiting for Thread Pool to drain");
                
    //等待事件的完成,即线程调用ManualResetEvent.Set()方法
                enve.WaitOne(Timeout.Infinite, true);
                
    //WaitOne()方法使调用它的线程等待直到eventX.Set()方法被调用
                Console.WriteLine("Thread Pool has been drained (Event fired)");
                Console.WriteLine();
                Console.WriteLine(
    "Load across threads");
                
    foreach (object o in TEST.threadhx.Keys)
                    Console.WriteLine(
    "{0} {1}", o, TEST.threadhx[o]);
                Console.ReadLine();
            }
        }

        
    /// <summary>
        
    /// 传递参数对象
        
    /// </summary>
        public class NUmber
        {
            
    public int cookie = 0;
            
    public NUmber(int _cookie)
            {
                cookie 
    = _cookie;
            }
        }


        
    public class Test
        {
            
    public Hashtable threadhx;
            
    public  ManualResetEvent eventx;
            
    int icount = 0;
            
    int Maxcount = 0;

            
    public Test(int _Maxcount)
            {
                threadhx 
    = new Hashtable(_Maxcount);
                Maxcount 
    = _Maxcount;            
            }

            
    public void Bate(object obj)
            {
                
    //Console.WriteLine(((NUmber)obj).cookie);//得到传递过来的参数
                Console.WriteLine("Hashcount={0},CurrentThread={1}",threadhx.Count,Thread.CurrentThread.GetHashCode());
                
    lock(threadhx)
                {
                    
    //如果有新的线程就放到列表里面
                    if (!threadhx.ContainsKey(Thread.CurrentThread.GetHashCode()))
                        threadhx.Add(Thread.CurrentThread.GetHashCode(),
    0);
                }
                threadhx[Thread.CurrentThread.GetHashCode()]
    = (int)threadhx[Thread.CurrentThread.GetHashCode()] + 1;
                
    //阻止当前线程 
                int ix = 2000;
                Thread.Sleep(ix);
                
    //原子操作 icount++   
                Interlocked.Increment(ref icount);
                
    //Console.WriteLine(icount);
                if(icount==Maxcount)
                {
                    Console.WriteLine(
    "Setting event");
                    eventx.Set();
                }
            }
        }
    }

    程序出现的InterLocked类也是专为多线程程序而存在的,它提供了一些有用的原子操作。

    原子操作:就是在多线程程序中,如果这个线程调用这个操作修改一个变量,那么其他线程就不能修改这个变量了,这跟lock关键字在本质上是一样的。

       如果设计一个服务器程序,每当处理用户请求时,都开始一个线程,将会在一定程序上消 耗服务器的资源。为此,一个最好的解决方法就是在服务器启动之前,事先创建一些线程对象,然后,当处理客户端请求时,就从这些建好的线程中获得线程对象, 并处理请求。保存这些线程对象的结构就叫做线程池。

    下面的程序是我设计的一个下载文件服务器的例子。这个例子从ThreadPool获得线程,并处理相应的客户端请求。

    代码
    using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.Linq;
    using System.Text;
    using System.Threading;
    using System.Net.Sockets;
    using System.IO;

    namespace MyThread
    {
        
    class FileServer
        {
            
    private String root;
            
    private Thread listenerThread;

            
    private void worker(object state)
            {
                 TcpClient client 
    = state as TcpClient;
                 
    try
                 {

                     client.ReceiveTimeout 
    = 2000;
                     Stream stream 
    = client.GetStream();
                     System.IO.StreamReader sr 
    = new StreamReader(stream);
                     String line 
    = sr.ReadLine();
                     String[] array 
    = line.Split(' ');
                     String path 
    = array[1].Replace('/''\\');
                     String filename 
    = root + path;
                     
    if (File.Exists(filename))  // 如果下载文件存在,开始下载这个文件
                     {
                         FileStream fileStream 
    = new FileStream(filename, FileMode.Open, FileAccess.Read,
                                                               FileShare.Read);
                         
    byte[] buffer = new byte[8192]; // 每次下载8K
                         int count = 0;
                         String responseHeader 
    = "HTTP/1.1 200 OK\r\n" +
                                                 
    "Content-Type:application/octet-stream\r\n" +
                                                 
    "Content-Disposition:attachment;filename=" +
                                                       filename.Substring(filename.LastIndexOf(
    "\\"+ 1+ "\r\n\r\n";
                         
    byte[] header = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(responseHeader);
                         stream.Write(header, 
    0, header.Length);
                         
    while ((count = fileStream.Read(buffer, 0, buffer.Count())) > 0)
                         {
                             stream.Write(buffer, 
    0, count);
                         }
                         Console.WriteLine(filename 
    + "下载完成");
                     }
                     
    else  // 文件不存在,输出提示信息
                     {
                         String response 
    = "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type:text/plain;charset=utf-8\r\n\r\n文件不存在";
                         
    byte[] buffer = ASCIIEncoding.UTF8.GetBytes(response);
                         stream.Write(buffer, 
    0, buffer.Length);
                     }

                 }
                 
    catch (Exception e)
                 {
                     Console.WriteLine(e.Message);
                 }
                 
    finally
                 {
                     
    if (client != null)
                     {
                         client.Close();
                     }
                 }
            }

            
    private void listener()
            {
                TcpListener listener 
    = new TcpListener(1234);
                listener.Start();  
    // 开始监听客户端请求
                TcpClient client = null;

                
    while (true)
                {
                    client 
    = listener.AcceptTcpClient();
                    client.ReceiveTimeout 
    =2000;
                    ThreadPool.QueueUserWorkItem(worker, client);  
    // 从线程池中获得一个线程来处理客户端请求
                }
            }
            
    public FileServer(String root)
            {
                
    this.root= root;        
            }
            
    public void start()
            {
                listenerThread 
    = new Thread(listener);
                listenerThread.Start();  
    // 开始运行监听线程
            }
        }
    }


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