線程池的基本概念
什么是線程池?
- ** .NET Framework的ThreadPool類提供一個線程池**
- “線程池”是可以用來在后臺執行多個任務的線程集合
- 線程池通常用于服務器應用程序。 每個傳入請求都將分配給線程池中的一個線程,因此可以異步處理請求,而不會占用主線程,也不會延遲后續請求的處理
- 一旦池中的某個線程完成任務,它將返回到等待線程隊列中,等待被再次使用。 這種重用使應用程序可以避免為每個任務創建新線程的開銷
- 線程池通常具有最大線程數限制。 如果所有線程都繁忙,則額外的任務將放入隊列中,直到有線程可用時才能夠得到處理
為什么要用線程池?
- 線程是非常消耗資源的,如果我們每次需要子線程來執行任務,就去創建一個新的線程,那當我們執行1千次1萬次甚至是100萬次的時候,那么電腦的資源消耗就非常嚴重,甚至承受不了
- 線程池可以避免大量的創建和銷毀的開支,具有更好的性能和穩定性
- 開發人員把線程交給系統管理,可以集中精力處理其他任務
前臺線程&后臺線程
- 前臺線程: 當程序運行起來后,主線程已經運行結束了,但是程序卻沒有停止,子線程依然在運行
- 后臺線程: 只要主線程和所有的前臺線程執行結束,就算后臺線程的任務還沒完成,也會強行打斷直接退出
- 特點: 后臺適用于不太重要的任務,即被中斷了也沒事的。 前臺線程適用于比較重要的任務,必須等任務執行完程序才能關閉
- ThreadPool 線程池中的線程都是 后臺線程
線程池的使用
設置線程池大小
- ThreadPool.SetMaxThreads (int workerThreads,int completionPortThreads)
- ThreadPool.SetMinThreads (int workerThreads,int completionPortThreads)
- 參數解析:
- completionPortThreads:線程池中異步 I/O 線程的數目 (I/O 完成線程)
- workerThreads:線程池中輔助線程的數目**(工作線程)**
- 對于以上兩個參數的解釋,摘自網絡其它博客:
-
主要用來完成 輸入和輸出的工作 ,在這種情況下, 計算機需要I/O設備完成輸入和輸出的任務。在處理過程中, CPU是不需要參與處理過程的 , 此時正在運行的線程將處于等待狀態 , 只有等任務完成后才會有事可做 , 這樣就造成線程資源浪費的問題。為了解決這樣的問題,可以通過線程池來解決這樣的問題,讓線程池來管理線程
-
.NET中的一些API方法,通過APM(異步編程模式),內部實現了ThreadPool.BindHandle方法。BeginXXX方法將用戶的回調委托送到某個設備驅動程序,然后返回線程池。
當做完成后,OS會通過IOCP提醒CLR它工作已經完成,當接收到通知后,I/O線程會醒來并且運行用戶的回調
-
所以工作線程由開發人員調用, I/O線程由CLR調用 。所以通常情況下,開發者并不會直接用到它。因此可以認為, 工作者線程和I/O線程沒有區別,它們都是普通的線程 , 但是CLR線程池中區分它們的目的是為了避免線程都去處理I/O回調而被耗盡,從而引發死鎖 。(設想,所有的工作者線程每一個都去等待I/O異步完成。)
-
用來完成一些 計算的任務 ,在任務執行的過程中,需要 CPU不間斷地處理 ,所以,在工作者線程的執行過程中,CPU和線程的資源是充分利用的
-
.NET中的術語工作者線程指的是任何線程而不是僅僅主線程
-
工作者線程
-
I/O線程
-
啟動線程任務使用: QueueUserWorkItem()方法
class ThreadPoolTest
{
static void Main()
{
Console.WriteLine("啟動多線程...");
for(int i = 0; i <10; i++)
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem( p => printStr("當前線程") );
}
Console.WriteLine("結束多線程...");
Console.ReadKey();
}
private static void printStr(string str)
{
Console.WriteLine("{0}是:{1}", str, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
}
輸出結果, 可以看到有很多線程ID是重復的,這就是線程池的強大之處了
啟動多線程...
結束多線程...
當前線程是:8
當前線程是:6
當前線程是:10
當前線程是:9
當前線程是:7
當前線程是:11
當前線程是:12
當前線程是:9
當前線程是:6
當前線程是:10
查看最大/最小線程數 && 設置最大/最小線程數
class ThreadPoolTest
{
static void Main()
{
// 獲取默認的線程池中的最大,最小線程數
ThreadPool.GetMaxThreads(out int maxWorkerThreads, out int maxCompletionPortThreads);
Console.WriteLine("最大線程數,工作線程:{0}, IO線程數:{1}", maxWorkerThreads, maxCompletionPortThreads);
ThreadPool.GetMinThreads(out int minWorkerThreads, out int minCompletionPortThreads);
Console.WriteLine("最小線程數,工作線程:{0}, IO線程數:{1}", minWorkerThreads, minCompletionPortThreads);
// 重新設置最大、最小線程數
ThreadPool.SetMaxThreads(10, 10);
ThreadPool.SetMinThreads(3, 3);
// 獲取默認的線程池中的最大,最小線程數
ThreadPool.GetMaxThreads(out int newMaxWorkThread, out int newMaxIOThread);
Console.WriteLine("重新設置后的最大線程數,工作線程:{0}, IO線程數:{1}", newMaxWorkThread, newMaxIOThread);
ThreadPool.GetMinThreads(out int newMinWorkThread, out int newMinIOThread);
Console.WriteLine("重新設置后的最小線程數,工作線程:{0}, IO線程數:{1}", newMinWorkThread, newMinIOThread);
Console.WriteLine("啟動多線程...");
for(int i = 0; i <10; i++)
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem( p => printStr("當前線程") );
}
Console.WriteLine("結束多線程...");
Console.ReadKey();
}
private static void printStr(string str)
{
Console.WriteLine("{0}是:{1}", str, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
}
}
輸出結果
最大線程數,工作線程:32767, IO線程數:1000
最小線程數,工作線程:8, IO線程數:8
重新設置后的最大線程數,工作線程:10, IO線程數:10
重新設置后的最小線程數,工作線程:3, IO線程數:3
啟動多線程...
結束多線程...
當前線程是:6
當前線程是:9
當前線程是:7
當前線程是:8
當前線程是:11
當前線程是:10
當前線程是:12
當前線程是:11
當前線程是:7
當前線程是:9
ThreadPool.SetMaxThreads的默認值
- 它取決于.NET框架版本,在2.0,3.0和4.0中進行了更改。 在2.0中它是核心數量的50倍。 在3.0(又名2.0 SP1)中,它是內核數量的250倍,4.0根據位數和操作系統資源使其動態化。 默認 Max I / O完成線程是1000
- 一般來說,它是非常的高,一個程序永遠不會接近
使用以上方法設置線程數據大小時需注意
- 不能將最大工作線程數或 I/O 完成線程數設置為小于計算機上的處理器數的數字
- 不能將最大工作線程數或 I/O 完成線程數設置為小于相應最小工作線程數或 I/O 完成線程數的數字
- 默認情況下,最小線程數設置為系統上的處理器數。 可以使用該方法 SetMinThreads 增加最小線程數。 但是,不必要地增加這些值可能導致性能問題。 如果在同一時間開始太多的任務,則所有任務均可能會很慢。 在大多數情況下,線程池將使用自己的算法更好地分配線程。 將最小處理器減少到小于處理器數也會損害性能
查看系統cpu的處理數
編輯
**線程等待 **
由于線程池中的線程都是后臺線程,當主線程及所有前臺線程執行完時,后臺線程就會被中斷,但如果我們希望 主線程等待 線程池執行完成任務后再關閉程序 怎么辦呢?
需要使用到ManualResetEvent類
編輯
**ManualResetEvent需要一個bool類型的參數來表示暫停和停止
**
class ThreadPoolTest2
{
// 參數設置為false
static ManualResetEvent manualResetEvent = new ManualResetEvent(false);
static void Main()
{
Console.WriteLine("啟動多線程...");
ThreadPool.QueueUserWorkItem(p => printStr("當前線程"));
// 等待 線程池執行任務完成
manualResetEvent.WaitOne();
Console.WriteLine("結束多線程...");
}
private static void printStr(string str)
{
Console.WriteLine("{0}是:{1}", str, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
// 設置為true
manualResetEvent.Set();
}
}
輸出結果
啟動多線程...
當前線程是:6
結束多線程...
ManualResetEvent類的參數值執行順序如下:
- false-- WaitOne等待
- true--WaitOne通過
注:一般情況下,不要阻塞線程池中的線程,因為寫代碼無意間造成的線程等待沒有釋放,一旦線程池線程耗盡就會形成死鎖
造成死鎖的案例: 設置了最大線程數是9,循環創建15個線程,意味著 后6個線程必然需要利用線程池中前面用過的線程, 但是由于前面創建的線程都直接讓阻塞了,沒有釋放,這時循環到第10個線程時由于沒有空閑線程,線程池沒法執行就直接跳過了,主線程會繼續執行后面的循環,這樣也永遠不會 執行 manualResetEvent.Set() 方法,最后就成死鎖了
private static void Test1()
{
// 設置最大線程
ThreadPool.SetMaxThreads(9, 9);
// 設置最小線程
ThreadPool.SetMinThreads(3, 3);
ManualResetEvent manualResetEvent = new ManualResetEvent(false);
for (int i = 0; i < 15; i++)
{
int k = i;
ThreadPool.QueueUserWorkItem(p =>
{
Console.WriteLine(k);
if (k < 10)
{
manualResetEvent.WaitOne();
}
else
{
// 設為true
manualResetEvent.Set();
}
});
}
if (manualResetEvent.WaitOne())
{
Console.WriteLine("沒有死鎖。。。。。。。。。");
}
Console.WriteLine("結束。。。。。。。。。。");
}
輸出結果
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