.NET異步和多執行緒系列（二）- Thread和ThreadPool-有解無憂

一、Thread類

C#里面的多執行緒：Thread類是C#語言對執行緒物件的一個封裝，

首先看下如何開啟執行緒，執行委托的內容：

/// <summary>
/// 一個比較耗時耗資源的私有方法
/// </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>
/// 多執行緒 Thread類是.NET Framework 1.0的時候出現的
/// Thread：C#對執行緒物件的一個封裝
/// </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");//開啟執行緒，執行委托的內容
    }

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

執行緒等待、執行緒優先級、前臺執行緒和后臺執行緒：

{
    ThreadStart method = () =>
    {
        Thread.Sleep(5000);
        this.DoSomethingLong("btnThread_Click");
        Thread.Sleep(5000);
    };
    Thread thread = new Thread(method);
    thread.Start(); //開啟執行緒，執行委托的內容

    //該花括號內的這些方法已經被微軟拋棄了，建議不要去用
    {
        //thread.Suspend(); //暫停
        //thread.Resume();//恢復    真的不該要的，暫停不一定馬上暫停；讓執行緒操作太復雜了
        //thread.Abort();
        //執行緒是計算機資源，程式想停下執行緒，只能向作業系統通知(執行緒拋例外)，
        //會有延時/不一定能真的停下來
        //Thread.ResetAbort();
    }


    //1等待
    while (thread.ThreadState != ThreadState.Stopped)
    {
        Thread.Sleep(200); //當前執行緒休息200ms
    }

    //2 Join等待
    thread.Join(); //運行這句代碼的執行緒，等待thread的完成
    thread.Join(1000); //最多等待1000ms

    Console.WriteLine("這里是執行緒執行完之后才操作，，，");

    //最高優先級：優先執行，但不代表優先完成看，甚至說極端情況下，還有意外發生，不能通過這個來控制執行緒的執行先后順序
    thread.Priority = ThreadPriority.Highest;

    //是否是后臺執行緒 默認是false
    thread.IsBackground = false; //默認是false 前臺執行緒，行程關閉，執行緒需要計算完后才退出
    //thread.IsBackground = true;//關閉行程，執行緒退出
}

下面來看下Thread類的使用：

基于Thread封裝一個帶有回呼的

/// <summary>
/// 基于Thread封裝一個回呼
/// 回呼：啟動子執行緒執行動作A--不阻塞--A執行完后子執行緒會執行動作B
/// </summary>
/// <param name="threadStart">多執行緒執行的操作</param>
/// <param name="actionCallback">執行緒完成后，回呼的動作</param>
private void ThreadWithCallBack(ThreadStart threadStart, Action actionCallback)
{
    //Thread thread = new Thread(threadStart);
    //thread.Start();
    //thread.Join(); //錯了，因為方法被阻塞了
    //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封裝一個帶有回傳值的

/// <summary>
/// 基于Thread封裝一個帶有回傳值的
/// 1 異步，非阻塞的
/// 2 還能獲取到最終計算結果
/// 
/// 既要不阻塞，又要計算結果？不可能！故此處回傳一個委托，當外部需要使用結果的時候再阻塞，此時可能已經計算完了，
/// </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
}

控制執行緒的數量（僅供參考）：

{
    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類

由于Thread類功能繁多，反而用不好--就像給4歲小孩一把熱武器，反而會造成更大的傷害，而且對執行緒數量也是沒有管控的，故微軟在.NET Framework 2.0推出來ThreadPool執行緒池，

如果某個物件創建和銷毀代價比較高，同時這個物件還可以反復使用的，就需要一個池子，

保存多個這樣的物件，需要用的時候從池子里面獲取；用完之后不用銷毀，放回池子；(享元模式)

節約資源提升性能；此外，還能管控總數量，防止濫用；

ThreadPool的執行緒都是后臺執行緒，

下面我們直接來看下相關代碼：

/// <summary>
/// ThreadPool執行緒池
/// 由于Thread類功能繁多，反而用不好--就像給4歲小孩一把熱武器，反而會造成更大的傷害
/// 對執行緒數量是沒有管控的
/// 
/// 執行緒池是.NET Framework 2.0推出來的
/// 如果某個物件創建和銷毀代價比較高，同時這個物件還可以反復使用的，就需要一個池子
/// 保存多個這樣的物件，需要用的時候從池子里面獲取；用完之后不用銷毀，放回池子；(享元模式)
/// 節約資源提升性能；此外，還能管控總數量，防止濫用；
/// 
/// ThreadPool的執行緒都是后臺執行緒
/// 
/// 大家課后可以試試，基于ThreadPool去封裝回呼--回傳值的
/// </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")}***************");

    //啟動執行緒
    {
        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($"當前電腦最大workerThreads={workerThreads} 最大completionPortThreads={completionPortThreads}");

        ThreadPool.GetMinThreads(out int workerThreadsMin, out int completionPortThreadsMin);
        Console.WriteLine($"當前電腦最小workerThreads={workerThreadsMin} 最大completionPortThreads={completionPortThreadsMin}");

        //設定的執行緒池數量是行程全域的（慎用，一般不用）
        //委托異步呼叫--Task--Parrallel--async/await 全部都是執行緒池的執行緒
        //直接new Thread不受這個數量限制的(但是會占用執行緒池的執行緒數量)
        ThreadPool.SetMaxThreads(8, 8); //設定的最大值，必須大于CPU核數，否則設定無效
        ThreadPool.SetMinThreads(2, 2);
        Console.WriteLine("====================設定執行緒池數量最大最小====================");

        ThreadPool.GetMaxThreads(out int workerThreads1, out int completionPortThreads1);
        Console.WriteLine($"當前電腦最大workerThreads={workerThreads1} 最大completionPortThreads={completionPortThreads1}");

        ThreadPool.GetMinThreads(out int workerThreadsMin1, out int completionPortThreadsMin1);
        Console.WriteLine($"當前電腦最大workerThreads={workerThreadsMin1} 最大completionPortThreads={completionPortThreadsMin1}");
    }

    //執行緒等待
    {
        ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);
        //false---關閉---Set打開---true---WaitOne就能通過
        //true---打開--ReSet關閉---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("任務已經完成了，，，");
    }

    //寫多執行緒的時候有這么一種說法：不要阻塞執行緒池里面的執行緒，
    //下面是一個死鎖的例子
    {
        ThreadPool.SetMaxThreads(8, 8);
        ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            int k = i; //此處必須宣告一個變數存放i的值，不能直接使用i變數，否則會有問題
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(t =>
            {
                Console.WriteLine($"{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString("00")} show {k}");
                if (k == 9) //設定了最多只允許8個執行緒，但此處是9，導致死鎖了
                {
                    mre.Set(); //開關打開
                }
                else
                {
                    mre.WaitOne(); //執行緒等待，阻塞
                }
            });
        }

        if (mre.WaitOne()) //開關沒打開，一直等待，死鎖了
        {
            Console.WriteLine("任務全部執行成功！");
        }
    }

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

Demo原始碼：

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