多執行緒之旅（ThreadPool 執行緒池）
- 2020 年 3 月 30 日
- 筆記
一、什麼是ThreadPool 執行緒池（源碼）
1.執行緒池顧名思義，有我們的系統創建一個容器裝載著我們的執行緒，由CLR控制的所有AppDomain共享。執行緒池可用於執行任務、發送工作項、處理非同步 I/O、代表其他執行緒等待以及處理計時器。所以使用執行緒池不需要自己創建執行緒，而是通過執行緒池來創建和執行和管理執行緒。
二、ThreadPool 執行緒池和執行緒的區別
1.ThreadPool 執行緒池是在.NET 2.0出現的，是一個享元模式整個程式共同享用這一個執行緒池，當我們的執行緒執行任務之後它不會立刻銷毀，它會回到執行緒池中，如果有新的任務它就會去執行。避免了我們執行緒的重複創建和銷毀（也不會造成我們CPU的上下文切換的損耗）。
2.大家仔細看一下我前面寫的Thread 創建執行緒執行任務之後，它會自動銷毀。那問題來了我們經常的創建、銷毀執行緒這可都是資源的浪費呀！！所以我們要利用每個執行緒佔有的資源。
三、ThreadPool 執行緒池缺點
1.執行緒池在性能上優於執行緒，但是它也是有缺點的。它不支援執行緒的取消、完成、失敗通知等交互性操作。
2.它不能設置池中執行緒的Name，會增加使用者的難度。
3.執行緒池中執行緒通常都是後台執行緒，優先順序為ThreadPriority.Normal
4.執行緒池堵塞會影響我們的性能，阻塞會使CLR錯誤地認為它佔用了大量CPU。CLR能夠檢測或補償（往池中注入更多執行緒），但是這可能使執行緒池受到後續超負荷的印象。Task （也及時後面要講的）解決了這個問題。
5.執行緒池使用的是全局隊列，全局隊列中的執行緒依舊會存在競爭共享資源的情況，從而影響性能（Task 解決了這個問題，方案是使用本地隊列）。
四、執行緒池工作原理
1.CLR初始化時，執行緒池中是沒有執行緒的，但是內部有一個操作請求隊列，當我們的應用程式使用非同步時，會將一個記錄項添加到執行緒池的隊列中，執行緒池隊列會自動讀取這個記錄項，並且發給一個執行緒池的執行緒，如果執行緒池沒有執行緒就會創建一個執行緒執行這任務，當執行緒完成任務它不會自動銷毀而是回到我們的執行緒池中，等待執行緒池派發新的任務。
2.如果程式給執行緒池派發了很多任務，執行緒池也會使用這一個執行緒執行所有的任務，如果我們的請求速度大於了我們的執行緒處理速度，就會創建額外執行緒，就不會導致我們創建了過多的執行緒。
2.當我們的執行緒有大量休息的，它們會在一段時間內自動銷毀。這樣很好的控制了我們應用程式的性能。
五、ThreadPool 執行緒池使用
1.ThreadPool是一個靜態類，調用QueueUserWorkItem方法，是可以將一個非同步計算放入我們的執行緒池隊列中。
public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack); public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack, object state);
| 方法 | 說明 |
| QueueUserWorkItem | 啟動執行緒池裡的一個執行緒（工作者執行緒） |
| GetMinThreads | 檢索執行緒池在新請求預測中能夠按需創建的執行緒的最小數量。 |
| GetMaxThreads | 最多可用執行緒數，所有大於此數目的請求將保持排隊狀態，直到執行緒池執行緒由空閑。 |
| GetAvailableThreads | 剩餘空閑執行緒數。 |
| SetMaxThreads | 設置執行緒池中的最大執行緒數（請求數超過此值則進入隊列）。 |
| SetMinThreads | 設置執行緒池最少需要保留的執行緒數。 |
2.我們可以看到ThreadPool比Thread少了很多的API,被砍掉了
/// <summary> /// ThreadPool的使用 /// workerThreads CLR執行緒池分為工作者執行緒(workerThreads) /// completionPortThreads I/O執行緒(completionPortThreads) /// </summary> public static void Show() { //使用執行緒 ThreadPool.QueueUserWorkItem((x) => Running()); ThreadPool.GetAvailableThreads(out int workerThreads, out int completionPortThreads); Console.WriteLine($"沒有設置執行緒數之前 workerThreads:{workerThreads} completionPortThreads:{completionPortThreads}"); //設置最大的執行緒數 ThreadPool.SetMaxThreads(16, 16); //設置最小的執行緒數 ThreadPool.SetMinThreads(8, 8); ThreadPool.GetAvailableThreads(out int workerThreads1, out int completionPortThreads1); Console.WriteLine($"設置最大的執行緒數之後 workerThreads:{workerThreads1} completionPortThreads:{completionPortThreads1}"); Console.ReadLine(); }
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3.我們要注意的就是堵塞執行緒的時候一定要做好處理，最好是不要堵塞我們的執行緒，不然很容易造成死鎖GG
/// <summary> /// ThreadPool 執行緒等待 ///類 包含了一個bool屬性 ///false--WaitOne等待--Set--true--WaitOne直接過去 ///true--WaitOne直接過去--ReSet--false--WaitOne等待 ///https://www.cnblogs.com/howtrace/p/11362284.html /// </summary> public static void Show1() { //設置最大的執行緒數 ThreadPool.SetMaxThreads(16, 16); //設置最小的執行緒數 ThreadPool.SetMinThreads(8, 8); //設置false使用WaitOne()會直接堵塞執行緒，不會釋放 、Set()設置為true ManualResetEvent manualResetEvent = new ManualResetEvent(false); //設置false使用WaitOne()會直接堵塞執行緒，不會釋放 、Set()設置為true AutoResetEvent autoResetEvent = new AutoResetEvent(false); //上面兩種方法都是可以攔截執行緒，都是繼承EventWaitHandle 介面 //就都具有Reset() //紅燈 設置為false導致執行緒等待 //Set() //綠燈 設置為true 啟動執行緒繼續執行 //WaitOne() // 等待訊號 會根據我們執行緒狀態執行，為true不需要等待直接執行 //反之為false會等待執行緒狀態為true才會執行 //不同點 ManualResetEvent AutoResetEvent //ManualResetEvent 在·使用Set()的時候會所有處理 WaitOne 狀態執行緒均繼續執行。 //AutoResetEvent 在使用Set()的時候會執行一個執行緒其他的執行緒繼續等待執行。 for (int i = 0; i < 20; i++) { var k = i; ThreadPool.QueueUserWorkItem(x => { Console.WriteLine(k); if (k < 18) { //等待執行緒，但是上面我們只開了16個執行緒，結果我18個執行緒全部等待 //導致了死鎖 manualResetEvent.WaitOne(); } else { //恢復執行狀態 manualResetEvent.Set(); } }); if (manualResetEvent.WaitOne()) { Console.WriteLine("沒有死鎖、、、"); } Console.WriteLine("等著QueueUserWorkItem完成後才執行"); } Console.ReadLine(); }
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