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独立线程池的功用及IO线程池,异步编制程序

30 3月 , 2019  

线程池概述

由系统一保险证的包容线程的器皿,由CL奥迪Q3控制的拥有AppDomain共享。线程池可用来实施职责、发送工作项、处理异步
I/O、代表任何线程等待以及处理计时器。

 

独立线程池

异步编制程序:使用线程池管理线程,异步线程

威尼斯人线上娱乐 ,异步编制程序:使用线程池管理线程

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 从此图中大家会发觉 .NET 与C#
的各个版本发表都以有二个“宗旨”。即:C#1.0托管代码→C#2.0泛型→C#3.0LINQ→C#4.0动态语言→C#5.0异步编制程序。今后本身为新型版本的“异步编制程序”核心写种类分享,期待你的查阅及点评。

 

昨天的应用程序越来越复杂,大家平常须要采取《异步编制程序:线程概述及应用》中关系的多线程技术来提升应用程序的响应速度。那时我们反复的开创和销毁线程来让应用程序快捷响应操作,那往往的创建和销毁无疑会降低应用程序品质,大家得以引入缓存机制化解这些难题,此缓存机制亟待缓解如:缓存的轻重难题、排队执行任务、调度空闲线程、按需创设新线程及销毁多余空闲线程……近年来微软曾经为大家提供了现成的缓存机制:线程池

        
线程池原自于对象池,在详细解释明线程池前让大家先来打探下何为对象池。

流程图:

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         对于对象池的清理经常设计两种办法:

1)         手动清理,即积极调用清理的章程。

2)         自动清理,即因而System.Threading.提姆er来实现定时清理。

 

最首要完结代码:

 

  威尼斯人线上娱乐 3public
sealed class ObjectPool<T> where T : ICacheObjectProxy<T> {
// 最大体积 private Int32 m_maxPoolCount = 30; // 最小体量 private
Int32 m_minPoolCount = 5; // 已存容积 private Int32 m_currentCount; //
空闲+被用 对象列表 private Hashtable m_listObjects; // 最大空闲时间
private int maxIdleTime = 120; // 定时清理对象池指标 private Timer timer
= null; /// <summary> /// 创立对象池 /// </summary> ///
<param name=”maxPoolCount”>最小体积</param> /// <param
name=”minPoolCount”>最大体量</param> /// <param
name=”create_params”>待创制的实际目的的参数</param> public
ObjectPool(Int32 maxPoolCount, Int32 minPoolCount, Object[]
create_params){ } /// <summary> /// 获取3个对象实例 ///
</summary> ///
<returns>返回内部实际目的,若重返null则线程池已满</returns>
public T GetOne(){ } /// <summary> /// 释放该对象池 ///
</summary> public void Dispose(){ } /// <summary> ///
将目的池中钦定的靶子重置并安装为空闲状态 /// </summary> public
void ReturnOne(T obj){ } /// <summary> /// 手动清理对象池 ///
</summary> public void 马努alReleaseObject(){ } ///
<summary> /// 自动清理对象池(对超过 最小体积 的闲暇对象进行自由)
/// </summary> private void AutoReleaseObject(Object obj){ } }
完结的关键代码

 

经过对“对象池”的三个大体会认识识能帮大家更快精晓线程池。

 

线程池ThreadPool类详解

ThreadPool静态类,为应用程序提供多少个由系统一管理理的帮忙线程池,从而使你能够集中精力于应用程序任务而不是线程管理。各样进度都有二个线程池,一个Process中只可以有2个实例,它在逐一应用程序域(AppDomain)是共享的。

在中间,线程池将协调的线程划分工小编线程(协助线程)和I/O线程。前者用于实施日常的操作,后者专用于异步IO,比如文件和网络请求,注意,分类并不表明二种线程自个儿有反差,内部依然是同样的。

威尼斯人线上娱乐 4public
static class ThreadPool { //
将操作系统句柄绑定到System.Threading.ThreadPool。 public static bool
BindHandle(SafeHandle osHandle); //
检索由ThreadPool.Get马克斯Threads(Int32,Int32)方法重回的最大线程池线程数和眼下活动线程数之间的差值。
public static void GetAvailableThreads(out int workerThreads , out int
completionPortThreads); //
设置和寻找能够同时处于活动状态的线程池请求的数码。 //
全数大于此数量的伸手将维持排队状态,直到线程池线程变为可用。 public
static bool Set马克斯Threads(int workerThreads, int completionPortThreads);
public static void Get马克斯Threads(out int workerThreads, out int
completionPortThreads); //
设置和检索线程池在新请求预测中爱戴的空闲线程数。 public static bool
SetMinThreads(int workerThreads, int completionPortThreads); public
static void GetMinThreads(out int workerThreads, out int
completionPortThreads); //
将艺术排入队列以便执行,并点名包括该方法所用数据的指标。此办法在无线程池线程变得可用时实行。
public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack, object
state); // 将重叠的 I/O 操作排队以便执行。借使成功地将此操作排队到 I/O
实现端口,则为 true;不然为 false。 //
参数overlapped:要排队的System.Threading.NativeOverlapped结构。 public
static bool UnsafeQueueNativeOverlapped(NativeOverlapped* overlapped);
// 将钦命的寄托排队到线程池,但不会将调用堆栈传播到劳引力线程。 public
static bool UnsafeQueueUserWorkItem(WaitCallback callBack, object
state); // 注册三个守候Threading.WaitHandle的信托,并点名三个 三十四位有号子整数来代表超时值(以纳秒为单位)。 // executeOnlyOnce倘使为
true,表示在调用了委托后,线程将不再在waitObject参数上等候; // 即便为
false,表示每回实现等待操作后都重置计时器,直到撤消等待。 public static
RegisteredWaitHandle RegisterWaitForSingleObject( WaitHandle waitObject
, WaitOrTimerCallback callBack, object state, Int
millisecondsTimeOutInterval, bool executeOnlyOnce); public static
RegisteredWaitHandle UnsafeRegisterWaitForSingleObject( WaitHandle
waitObject , WaitOr提姆erCallback callBack , object state , int
millisecondsTimeOutInterval , bool executeOnlyOnce); …… } ThreadPool

1)         使用Get马克斯Threads()和Set马克斯Threads()获取和设置最大线程数

独立线程池的功用及IO线程池,异步编制程序。可排队到线程池的操作数仅受内部存款和储蓄器的限制;而线程池限制进度中能够而且处于活动状态的线程数(暗中同意情形下,限制各样CPU 能够使用 25 个工小编线程和 1,000 个 I/O 线程(依照机器CPU个数和.net
framework版本的分歧,这几个数量恐怕会有浮动)),全数大于此数额的呼吁将保证排队状态,直到线程池线程变为可用。

不提出更改线程池中的最大线程数:

a)        
将线程池大小设置得太大,或者会造成更频繁的履行上下文切换及深化能源的争用情状。

b)        
其实FileStream的异步读写,异步发送接受Web请求,System.Threading.Timer定时器,甚至使用delegate的beginInvoke都会暗许调用
ThreadPool,也正是说不仅你的代码大概利用到线程池,框架之中也只怕选拔到。

c)        
1个行使程序池是二个单独的经过,拥有3个线程池,应用程序池中得以有八个WebApplication,各样运转在三个独门的AppDomain中,那一个WebApplication公用贰个线程池。

 

2)         使用GetMinThreads()和SetMinThreads()获取和装置最小空闲线程数

为防止向线程分配不要求的堆栈空间,线程池根据一定的流年间隔成立新的空闲线程(该距离为半秒)。所以若是最小空闲线程数设置的过小,在短时间内执行大气任务会因为创制新空闲线程的放置延迟导致质量瓶颈。最小空闲线程数默许值等于机械上的CPU核数,并且不提议改变最小空闲线程数。

在开发银行线程池时,线程池具有二个放置延迟,用于启用最小空闲线程数,以增长应用程序的吞吐量。

在线程池运营中,对于实施完职务的线程池线程,不会立时销毁,而是回到到线程池,线程池会维护最小的空闲线程数(就算应用程序全数线程都以悠闲状态),以便队列职责可以及时运行。超越此最小数指标悠闲线程一段时间没事做后会自己醒来终止本身,以节约系统能源。

3)         静态方法GetAvailableThreads()

透过静态方法GetAvailableThreads()重临的线程池线程的最大数据和方今移动数量之间的差值,即获取线程池中当前可用的线程数目

4)         三个参数

方式Get马克斯Threads()、Set马克斯Threads()、GetMinThreads()、SetMinThreads()、GetAvailableThreads()钧蕴涵三个参数。参数workerThreads指工作者线程;参数completionPortThreads指异步
I/O 线程。

经过调用 ThreadPool.QueueUserWorkItem 并传递 WaitCallback
委托来使用线程池。也得以透过利用 ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject
并传递 WaitHandle(在向其发出信号或过期时,它将吸引对由
WaitOrTimerCallback
委托包装的格局的调用)来将与等待操作相关的行事项排队到线程池中。若要废除等待操作(即不再进行WaitOrTimerCallback委托),可调用RegisterWaitForSingleObject()方法再次来到的RegisteredWaitHandle的
Unregister 方法。

假设你领略调用方的仓库与在排队职责履行期间履行的享有安检不相干,则还足以行使不安全的法门
ThreadPool.UnsafeQueueUserWorkItem 和
ThreadPool.UnsafeRegisterWaitForSingleObject。QueueUserWorkItem 和
RegisterWaitForSingleObject
都会捕获调用方的库房,此堆栈将在线程池线程起始履行职务时合并到线程池线程的仓库中。假诺需求开展安检,则必须检查整个堆栈,但它还兼具自然的性质开销。使用“不安全的”方法调用并不会提供相对的本溪,但它会提供更好的属性。

让贰个线程不鲜明地等候一个水源对象进入可用状态,那对线程的内存能源来说是一种浪费。ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject()为大家提供了一种办法:在八个基础对象变得可用的时候调用一个措施。

动用需注意:

1)         WaitOrTimerCallback委托参数,该信托接受3个名为timeOut的Boolean参数。假使 WaitHandle 在钦赐时间内尚未收到信号(即,超时),则为true,不然为 false。回调方法能够依据timeOut的值来针对地采纳措施。

2)         名为executeOnlyOnce的Boolean参数。传true则意味线程池线程只实行回调方法1次;若传false则表示内核查象每回接到信号,线程池线程都会履行回调方法。等待3个AutoReset伊夫nt对象时,那一个效率尤为有用。

3)         RegisterWaitForSingleObject()方法重回一个RegisteredWaitHandle对象的引用。这几个目的标识了线程池正在它上边等待的木本对象。大家得以调用它的Unregister(WaitHandle
waitObject)方法撤销由RegisterWaitForSingleObject()注册的等待操作(即WaitOrTimerCallback委托不再举办)。Unregister(WaitHandle
waitObject)的WaitHandle参数表示成功撤销注册的守候操作后线程池会向此指标发出信号(set()),若不想接受此公告能够传递null。

         示例:

威尼斯人线上娱乐 5private
static void Example_RegisterWaitForSingleObject() { //
加endWaitHandle的原故:假使实施过快退出格局会促成有的事物被放走,造成排队的职责不可能实施,原因还在斟酌AutoReset伊芙nt endWaitHandle = new AutoReset伊芙nt(false); AutoReset伊芙nt
notificWaitHandle = new AutoReset伊夫nt(false); AutoReset伊芙nt waitHandle
= new AutoReset伊夫nt(false); RegisteredWaitHandle registeredWaitHandle =
ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject( waitHandle, (Object state, bool
timedOut) => { if (timedOut)
Console.WriteLine(“RegisterWaitForSingleObject因超时而执行”); else
Console.WriteLine(“RegisterWaitForSingleObject收到WaitHandle信号”); },
null, TimeSpan.FromSeconds(2), true ); //
撤除等待操作(即不再实施WaitOrTimerCallback委托)
registeredWaitHandle.Unregister(notificWaitHandle); // 布告ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject( notificWaitHandle, (Object
state, bool timedOut) => { if (timedOut)
Console.WriteLine(“第一个RegisterWaitForSingleObject没有调用Unregister()”);
else
Console.WriteLine(“第叁个RegisterWaitForSingleObject调用了Unregister()”);
endWaitHandle.Set(); }, null, TimeSpan.FromSeconds(4), true );
endWaitHandle.WaitOne(); } 示例

推行上下文

        
上一小节中说到:线程池最大线程数设置过大大概会造成Windows频仍执行上下文切换,下降程序质量。对于多数园友不会适得其反这样的回复,小编和你同样也喜好“知其然,再知其所以然”。

.NET中上下文太多,笔者末了得出的结论是:上下文切换中的上下文专指“执行上下文”。

推行上下文包括:安全上下文、同步上下文(System.Threading.SynchronizationContext)、逻辑调用上下文(System.Runtime.Messaging.CallContext)。即:安全设置(压缩栈、Thread的Principal属性和Windows身份)、宿主设置(System.Threading.HostExcecutingContextManager)以及逻辑调用上下文数据(System.Runtime.Messaging.CallContext的LogicalSetData()和LogicalGetData()方法)。

当2个“时间片”结束时,假设Windows决定重新调度同三个线程,那么Windows不会执行上下文切换。倘使Windows调度了三个不等的线程,那时Windows执行线程上下文切换。

        
当Windows上下文切换成另一个线程时,CPU将进行二个不等的线程,而在此以前线程的代码和数码还在CPU的高速缓存中,(高速缓存使CPU不必平时访问RAM,RAM的速度比CPU高速缓存慢得多),当Windows上下文切换来3个新线程时,那几个新线程极有也许要执行分歧的代码并走访不相同的数量,那个代码和数码不在CPU的高速缓存中。由此,CPU必须访问RAM来填充它的高速缓存,以恢复生机相当的慢实市场价格况。不过,在其“时间片”执行完后,二遍新的线程上下文切换又发出了。

上下文切换所发生的开支不会换成任何内部存款和储蓄器和属性上的入账。执行上下文所需的岁月取决于CPU架构和速度(即“时间片”的分配)。而填充CPU缓存所需的时间取决于系统运维的应用程序、CPU、缓存的大小以及其它种种因素。所以,不或然为每二次线程上下文切换的日子支出给出一个规定的值,甚至无法提交三个估价的值。唯一明确的是,假如要构建高品质的应用程序和零部件,就应有尽恐怕幸免线程上下文切换。

除了那个之外,执行垃圾回收时,CLSportage必须挂起(暂停)全数线程,遍历它们的栈来查找根以便对堆中的对象举行标记,再一次遍历它们的栈(有的对象在收缩时期发生了移动,所以要翻新它们的根),再回复全体线程。所以,收缩线程的数额也会分明升级垃圾回收器的习性。每便使用2个调节和测试器并蒙受3个断点,Windows都会挂起正在调节和测试的应用程序中的全体线程,并在单步执行或运转应用程序时回涨全部线程。因而,你用的线程越来越多,调节和测试体验也就越差。

Windows实际记录了每一种线程被上下文切换来的次数。能够选取像Microsoft
Spy++这样的工具查看那一个数量。这几个工具是Visual
Studio附带的一个小工具(vs按安装路径\Visual Studio
2012\Common7\Tools),如图

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在《异步编制程序:线程概述及利用》中自小编关系了Thread的八个上下文,即:

1)         CurrentContext       
获取线程正在内部实施的最近上下文。首要用来线程内部存储数据。

2)         ExecutionContext   
获取三个System.Threading.ExecutionContext对象,该指标涵盖关于当前线程的种种上下文的信息。首要用于线程间数据共享。

其间赢得到的System.Threading.ExecutionContext就是本小节要说的“执行上下文”。

威尼斯人线上娱乐 7public
sealed class ExecutionContext : IDisposable, I塞里alizable { public void
Dispose(); public void GetObjectData(塞里alizationInfo info,
StreamingContext context); //
此方法对于将履行上下文从四个线程传播到另2个线程格外实用。 public
ExecutionContext CreateCopy(); // 从当前线程捕获执行上下文的多少个副本。
public static ExecutionContext Capture(); //
在脚下线程上的钦赐执行上下文中运作某些方法。 public static void
Run(ExecutionContext executionContext, ContextCallback callback, object
state); // 撤消执行上下文在异步线程之间的流淌。 public static
AsyncFlowControl SuppressFlow(); public static bool IsFlowSuppressed();
// RestoreFlow 撤废在此在此之前的 SuppressFlow 方法调用的影响。 // 此措施由
SuppressFlow 方法再次来到的 AsyncFlowControl 结构的 Undo 方法调用。 //
应运用 Undo 方法(而不是 RestoreFlow 方法)恢复生机执行上下文的流淌。 public
static void RestoreFlow(); } View
Code

ExecutionContext
类提供的成效让用户代码可以在用户定义的异步点之间捕获和传导此上下文。公共语言运转时(CLOdyssey)确认保证在托管进度内运营时定义的异步点之间同样地传输
ExecutionContext。

每当一个线程(初步线程)使用另1个线程(帮衬线程)执行职分时,CL大切诺基会将前者的实践上下文流向(复制到)帮助线程(注意那一个活动流向是单方向的)。那就保险了帮扶线程执行的别的操作使用的是一样的安全设置和宿主设置。还担保了起先线程的逻辑调用上下文能够在救助线程中选择。

但施行上下文的复制会促成一定的属性影响。因为实施上下文中包罗大批量音信,而采访全数这个音讯,再把它们复制到援救线程,要开销不计其数岁月。假设协助线程又采用了更多地拉拉扯扯线程,还非得创设和开端化越多的进行上下文数据结构。

于是,为了提高应用程序品质,大家能够阻止实施上下文的流淌。当然那唯有在扶持线程不须求可能不访问上下文音讯的时候才能拓展拦截。

下边给出三个演示为了演示:

1)         在线程间共享逻辑调用上下文数据(CallContext)。

2)         为了进步品质,阻止\平复执行上下文的流淌。

3)         在当下线程上的钦命执行上下文中运作某些方法。

威尼斯人线上娱乐 8private
static void Example_ExecutionContext() {
CallContext.LogicalSetData(“Name”, “小红”);
Console.WriteLine(“主线程中Name为:{0}”,
CallContext.LogicalGetData(“Name”)); // 1)
在线程间共享逻辑调用上下文数据(CallContext)。
Console.WriteLine(“1)在线程间共享逻辑调用上下文数据(CallContext)。”);
ThreadPool.QueueUserWorkItem((Object obj) =>
Console.WriteLine(“ThreadPool线程中Name为:\”{0}\””,
CallContext.LogicalGetData(“Name”))); Thread.Sleep(500);
Console.WriteLine(); // 2) 为了进步品质,撤除\复原执行上下文的流淌。
ThreadPool.UnsafeQueueUserWorkItem((Object obj) =>
Console.WriteLine(“ThreadPool线程使用Unsafe异步执行措施来撤销执行上下文的流动。Name为:\”{0}\””
, CallContext.LogicalGetData(“Name”)), null);
Console.WriteLine(“2)为了进步品质,撤消/苏醒执行上下文的流动。”);
AsyncFlowControl flowControl = ExecutionContext.SuppressFlow();
ThreadPool.QueueUserWorkItem((Object obj) =>
Console.WriteLine(“(撤废ExecutionContext流动)ThreadPool线程中Name为:\”{0}\””,
CallContext.LogicalGetData(“Name”))); Thread.Sleep(500); //
苏醒不引进使用ExecutionContext.RestoreFlow() flowControl.Undo();
ThreadPool.QueueUserWorkItem((Object obj) =>
Console.WriteLine(“(复苏ExecutionContext流动)ThreadPool线程中Name为:\”{0}\””,
CallContext.LogicalGetData(“Name”))); Thread.Sleep(500);
Console.WriteLine(); // 3)
在此时此刻线程上的钦赐执行上下文中运作某个方法。(通过获得调用上下文数据证明)
Console.WriteLine(“3)在眼下线程上的钦赐执行上下文中运维某些方法。(通过获得调用上下文数据申明)”);
ExecutionContext curExecutionContext = ExecutionContext.Capture();
ExecutionContext.SuppressFlow(); ThreadPool.QueueUserWorkItem( (Object
obj) => { ExecutionContext innerExecutionContext = obj as
ExecutionContext; ExecutionContext.Run(innerExecutionContext, (Object
state) =>
Console.WriteLine(“ThreadPool线程中Name为:\”{0}\””<br> ,
CallContext.LogicalGetData(“Name”)), null); } , curExecutionContext ); }
View Code

结果如图:

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 注意:

1)        
示例中“在眼下线程上的内定执行上下文中运转有些方法”:代码中务必使用ExecutionContext.Capture()获取当前进行上下文的一个副本

a)        
若直接利用Thread.CurrentThread.ExecutionContext则会报“不能够使用以下上下文:
跨 AppDomains 封送的上下文、不是经过捕获操作获取的上下文或已当做 Set
调用的参数的上下文。”错误。

b)        
若使用Thread.CurrentThread.ExecutionContext.CreateCopy()会报“只可以复制新近捕获(ExecutionContext.Capture())的上下文”。

2)        
撤销执行上下文流动除了使用ExecutionContext.SuppressFlow()方式外。还足以经过行使ThreadPool的UnsafeQueueUserWorkItem

UnsafeRegisterWaitForSingleObject来执行委托方法。原因是不安全的线程池操作不会传导压缩堆栈。每当压缩堆栈流动时,托管的基点、同步、区域安装和用户上下文也跟着流动。

 

线程池线程中的格外

线程池线程中未处理的那些将适可而止进程。以下为此规则的二种例外情状: 

  1. 出于调用了 Abort,线程池线程司令员引发ThreadAbortException。 
    2.
    出王海鸰在卸载应用程序域,线程池线程中校引发AppDomainUnloadedException。 
  2. 集体语言运转库或宿主进度将告一段落线程。

几时不使用线程池线程

前天我们都早已知道线程池为大家提供了方便的异步API及托管的线程管理。那么是否其余时候都应当使用线程池线程呢?当然不是,我们照旧供给“因地制宜”的,在偏下两种情景下,适合于成立并管理本人的线程而不是使用线程池线程:

 

 

  本博文介绍线程池以及其基础对象池,ThreadPool类的施用及注意事项,怎样排队办事项到线程池,执行上下文及线程上下文字传递递难题…… 

线程池就算为大家提供了异步操作的福利,然则它不帮忙对线程池中单个线程的复杂控制致使大家有些情况下会平素利用Thread。并且它对“等待”操作、“撤消”操作、“三番五次”职分等操作比较麻烦,大概驱使你从新造轮子。微软也想开了,所以在.NET4.0的时候投入了“并行职务”并在.NET4.5中对其进行订正,想了然“并行职务”的园友能够先看看《(译)关于Async与Await的FAQ》。

本节到此结束,谢谢我们的欣赏。赞的话还请多引进啊 (*^_^*)

 

 

 

 

参考资料:《CLPAJERO via C#(第三版)》

 

 摘自:

 

异步编制程序:使用线程池管理线程 从此图中我们会发觉 .NET 与C#
的每种版本发表都以有1个大旨…

CL逍客线程池并不会在CL奥迪Q7初叶化时登时创立线程,而是在应用程序要开创线程来运转职责时,线程池才起始化1个线程。
线程池开始化时是不曾线程的,线程池里的线程的初叶化与其余线程一样,不过在做到职分之后,该线程不会自动销毁,而是以挂起的事态再次回到到线程池。直到应用程序再一次向线程池发出请求时,线程池里挂起的线程就会再次激活执行职责。
那般既省去了树立线程所导致的品质损耗,也得以让五个职务反复重用同一线程,从而在应用程序生存期内节约大量付出。

线程池与线程

性能:每开启3个新的线程都要消耗内存空间及财富(暗许情形下大概1
MB的内部存款和储蓄器),同时二十多线程意况下操作系统必须调度可运转的线程并举行上下文切换,所以太多的线程还对品质不利。而线程池其目标是为着减小开启新线程消耗的财富(使用线程池中的空闲线程,不必再打开新线程,以及联合管理线程(线程池中的线程执行完结后,回归到线程池内,等待新职务))。

时间:无论曾几何时起步3个线程,都需求时间(几百飞秒),用于创制新的一对变量堆,线程池预先创设了一组可回收线程,因而得以裁减过载时间。

线程池缺点:线程池的特性损耗优于线程(通过共享和回收线程的措施达成),不过:

1.线程池不扶助线程的裁撤、实现、退步公告等交互性操作。

2.线程池不帮助线程执行的主次顺序排序。

3.无法安装池化线程(线程池内的线程)的Name,会扩充代码调节和测试难度。

4.池化线程平日皆将来台线程,优先级为ThreadPriority.Normal。

5.池化线程阻塞会潜移默化属性(阻塞会使CLGL450错误地认为它占用了大气CPU。CLCRUISER能够检查和测试或补给(往池中流入更八线程),可是那可能使线程池受到持续超负荷的影象。Task消除了那一个标题)。

6.线程池使用的是大局队列,全局队列中的线程仍旧会存在竞争共享财富的景观,从而影响属性(Task化解了那几个题材方案是使用当地队列)。

 

 上次大家谈论到,在1个.NET应用程序中会有三个CL宝马7系线程池,能够动用ThreadPool类中的静态方法来采纳这些线程池。我们只要利用QueueUserWorkItem方法向线程池中增进义务,线程池就会顶住在适度的时候实施它们。大家还研究了CLCRUISER线程池的局地尖端性子,例如对线程的最大和微小数量作限制,对线程创立时间作限制以幸免突发的恢宏职分消耗太多能源等等。

由此CLRAV4线程池所建立的线程总是暗许为后台线程,优先级数为ThreadPriority.Normal。

线程池工作原理

CLCRUISER开首化时,线程池中是尚未线程的。在里边,线程池维护了3个操作请求队列。应用程序执行三个异步操作时,会将3个笔录项扩展到线程池的序列中。线程池的代码从这么些行列中读取记录将那一个记录项派发给贰个线程池线程。假使线程池没有线程,就创办三个新线程。当线程池线程完毕工作后,线程不会被灭绝,相反线程会重返线程池,在那边进入空闲状态,等待响应另一个请求,由于线程不销毁自个儿,所以不再产生额外的性质损耗。

先后向线程池发送多条请求,线程池尝试只用那么些线程来服务具有请求,当呼吁速度超越线程池线程处理义务速度,就会成立额外线程,所以线程池不必创造大气线程。

比方悬停向线程池发送职务,池中多量空闲线程将在一段时间后本人醒来终止本身以自由财富(CLRubicon不相同版本对这几个事件定义不一)。

 

 那么.NET提供的线程池又有啥毛病呢?某个朋友说,贰个第③的后天不足便是意义太容易,例如唯有三个系列,没办法做到对四个体系作轮询,不可能打消职责,不只怕设定任务优先级,不能够界定职责履行进度等等。不超过实际在这个总结的意义,倒都得以透过在CL汉兰达线程池上平添一层(恐怕说,通过封装CL科雷傲线程池)来贯彻。例如,您能够让放入CL帕杰罗线程池中的任务,在实践时从多少个自定义职务队列中精选3个周转,那样便高达了对多少个种类作轮询的职能。由此,在我眼里,CL福睿斯线程池的要害症结并不在此。

CL昂科拉线程池分为劳引力线程(workerThreads)I/O线程(completionPortThreads)两种:

劳重力线程&I/O线程

线程池允许线程在多少个CPU内核上调度任务,使八个线程能并发工作,从而高效用的施用系统财富,提高程序的吞吐性。

CLPAJERO线程池分为工笔者线程与I/O线程三种:

劳力线程(workerThreads):负责管理CL路虎极光内部对象的运转,提供”运算能力“,所以一般用于计量密集(compute-bound)性操作。

I/O线程(completionPortThreads):首要用来与外表系统交流音讯(如读取三个文本)和分发IOCP中的回调。

注意:线程池会预先缓存一些劳引力线程因为创制新线程的代价比较高昂。

 

 小编以为,CL奥德赛线程池的基本点问题在于“大学一年级统”,相当于说,整个进程之中大概全体的天职都会借助这么些线程池。如前篇作品所说的那么,如提姆er和WaitForSingleObject,还有委托的异步调用,.NET框架中的许多意义都凭借这几个线程池。那个做法是适当的,可是由于开发职员对于联合的线程池不可能完结规范控制,由此在有的特地的必要就无法满意了。举个最广泛例子:控制运算能力。什么是运算能力?那么依旧从线程讲起吧1。

  • 劳引力线程是重点用作管理CL奔驰M级内部对象的运作,常见用于总计密集的天职。
  • I/O(Input/Output)线程驷不及舌用来与外部系统相互音信,如输入输出,CPU仅需在任务开始的时候,将职责的参数字传送递给装备,然后运营硬件设施即可。等任务成功的时候,CPU收到一个通知,一般的话是七个硬件的刹车信号,此时CPU继续后继的拍卖工作。在处理过程中,CPU是不要完全参预处理进程的,假若正在运维的线程不交出CPU的控制权,那么线程也不得不处于等候状态,尽管操作系统将近日的CPU调度给别的线程,此时线程所占用的空中依旧被占用,而并没有CPU处理那些线程,只怕出现线程财富浪费的标题。若是那是一个互联网服务程序,每一个互连网连接都选用1个线程管理,大概出现大量线程都在守候互连网通讯,随着互连网连接的不止加码,处于等候情状的线程将会很花费尽全体的内部存款和储蓄器能源。能够设想使用线程池消除这几个难题。

IO完毕端口(IOCP)

IO达成端口(IOCP、I/O completion
port)
:IOCP是1个异步I/O的API(能够当做贰个音信队列),提供了处理多个异步I/O请求的线程模型,它能够高速地将I/O事件通报给应用程序。IOCP由CLRubicon内部维护,当异步IO请求达成时,设备驱动就会变卦三个I/O请求包(IRP、I/O
Request
Packet)
,并排队(先入先出)放入完结端口。之后会由I/O线程提取达成IRP并调用以前的委托。

I/O线程&IOCP&IRP:

当执行I/O操作时(同步I/O操作 and
异步I/O操作),都会调用Windows的API方法将日前的线程从用户态转变成内核态,同时生成并开端化二个I/O请求包,请求包中蕴藏一个文本句柄,三个偏移量和1个Byte[]数组。I/O操作向基础传递请求包,依照那么些请求包,windows内核确认那些I/O操作对应的是哪位硬件装置。那几个I/O操作会进入设备自个儿的处理队列中,该队列由这一个设备的驱动程序维护。

倘要是同步I/O操作,那么在硬件设备操作I/O的时候,发出I/O请求的线程由于”等待“(无人任务处理)被Windows变成睡眠状态,当硬件设施完毕操作后,再晋升那个线程。所以品质不高,借使请求数浩大,那么休眠的线程数也很多,浪费多量能源。

设若是异步I/O操作(在.Net中,异步的I/O操作都以以Beginxxx情势起初,内部贯彻为ThreadPool.BindHandle,必要传入1个信托,该委托会随着I大切诺基P一路传递到装备的驱动程序),该方法在Windows把I/O请求包发送到设备的处理队列后就会回来。同时,CL奥迪Q3会分配一个可用的线程用于继续执行接下去的职务,当职分达成后,通过IOCP提示CL途胜它工作已经做到,当收到到通报后将该信托再放到CL昂Cora线程池队列中由I\O线程进行回调。

由此:半数以上气象下,开发人士使用劳力线程,I/O线程由CL昂Cora调用(开发者并不会一贯运用)。

 

 大家在2个先后中开创1个线程,布置给它二个任务,便交由操作系统来调度执行。操作系统会管理种类中具有的线程,并且应用一定的点子展开调度。什么是“调度”?调度便是控制线程的处境:执行,等待等等。大家都明白,从理论上来说有微微个处理单元(如2
* 2
CPU的机械便有五个处理单元),就象征操作系统能够而且做几件工作。可是线程的数据会远远超越处理单元的数量,因而操作系统为了确定保证每一个线程都被实践,就不能够不等三个线程在有些处理器上推行到有些情状的时候,“换”1个新的线程来推行,那正是所谓的“上下文切换(context
switch)”。至于造成上下文切换的原由也有多种,大概是有些线程的逻辑决定的,如遇上锁,或积极进入休眠状态(调用Thread.Sleep方法),但更有或者是操作系统发现那个线程“超时”了。在操作系统中会定义三个“时间片(timeslice)”2,当发现二个线程执行时间抢先那么些小时,便会把它撤下,换上别的二个。那样看起来,多少个线程——也便是三个职分在同时运营了。

  线程池的最大值一般暗中同意为一千、两千。当不止此数据的伸手时,将保持排队情形,直到线程池里有线程可用。

基础线程池&工小编线程(ThreadPool)

.NET中使用线程池用到ThreadPool类,ThreadPool是二个静态类,定义于System.Threading命名空间,自.NET
1.1起引入。

调用方法QueueUserWorkItem能够将1个异步的估算范围操作放到线程池的行列中,这么些法子向线程池的队列添加1个做事项以及可选的景况数据。
做事项:由callBack参数标识的一个措施,该方法由线程池线程调用。可向方法传递二个state实参(多于二个参数则须求封装为实体类)。

1  public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack);
2  public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack, object state);

 下边是通过QueueUserWorkItem启动劳力线程的示例:

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             //方式一
 6             {
 7                 ThreadPool.QueueUserWorkItem(n => Test("Test-ok"));
 8             }
 9             //方式二
10             {
11                 WaitCallback waitCallback = new WaitCallback(Test);
12                 ThreadPool.QueueUserWorkItem(n => waitCallback("WaitCallback"));//两者效果相同 ThreadPool.QueueUserWorkItem(waitCallback,"Test-ok");
13             }
14             //方式三
15             {
16                 ParameterizedThreadStart parameterizedThreadStart = new ParameterizedThreadStart(Test);
17                 ThreadPool.QueueUserWorkItem(n => parameterizedThreadStart("ParameterizedThreadStart"));
18             }
19             //方式四
20             {
21                 TimerCallback timerCallback = new TimerCallback(Test);
22                 ThreadPool.QueueUserWorkItem(n => timerCallback("TimerCallback"));
23             }
24             //方式五
25             {
26                 Action<object> action = Test;
27                 ThreadPool.QueueUserWorkItem(n => Test("Action"));
28             }
29             //方式六
30             ThreadPool.QueueUserWorkItem((o) =>
31             {
32                 var msg = "lambda";
33                 Console.WriteLine("执行方法:{0}", msg);
34             });
35             
36             ......
37 
38             Console.ReadKey();
39         }
40         static void Test(object o)
41         {
42             Console.WriteLine("执行方法:{0}", o);
43         }
44         /*
45          * 作者:Jonins
46          * 出处:http://www.cnblogs.com/jonins/
47          */
48     }

执行结果如下:

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如上是使用线程池的两种写法,WaitCallback实质上是三个参数为Object类型无重返值的信托

1  public delegate void WaitCallback(object state);

从而符合须要的档次都足以如上述示范代码作为参数举办传递。

 

 值得一说的是,对于Windows操作系统来说,它的调度单元是线程,那和线程毕竟属于哪个进度并没有关系。举个例子,要是系统中唯有多个经过,进程A有伍个线程,而经过B有十三个线程。在拔除其余因素的意况下,进度B占有运算单元的时刻正是进度A的两倍。当然,真实情形自然不会那么简单。例如差别进度会有例外的优先级,线程相对于自身所属的进程还会有个先行级;假若贰个线程在漫长从未有超过实际施的时候,也许那几个线程刚从“锁”的等候中还原,操作系统还会对那个线程的事先级作一时的晋级——这一切都以牵涉到程序的周转状态,品质等处境的成分,有时机大家在做展开。

  使用CL奥德赛线程池的劳力线程一般有三种艺术:

线程池常用艺术

ThreadPool常用的多少个法子如下

方法 说明
QueueUserWorkItem 启动线程池里的一个线程(工作者线程)
GetMinThreads 检索线程池在新请求预测中能够按需创建的线程的最小数量。
GetMaxThreads 最多可用线程数,所有大于此数目的请求将保持排队状态,直到线程池线程由空闲。
GetAvailableThreads 剩余空闲线程数。
SetMaxThreads 设置线程池中的最大线程数(请求数超过此值则进入队列)。
SetMinThreads 设置线程池最少需要保留的线程数。

 示例代码:

 1         static void Main(string[] args)
 2         {
 3             //声明变量 (工作者线程计数  Io完成端口计数)
 4             int workerThreadsCount, completionPortThreadsCount;
 5             {
 6                 ThreadPool.GetMinThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
 7                 Console.WriteLine("最小工作线程数:{0},最小IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
 8             }
 9             {
10                 ThreadPool.GetMaxThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
11                 Console.WriteLine("最大工作线程数:{0},最大IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
12             }
13             ThreadPool.QueueUserWorkItem((o) => {
14                 Console.WriteLine("占用1个池化线程");
15             });
16             {
17                 ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
18                 Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
19             }
20             Console.ReadKey();
21         }

 执行的结果:

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注意:

1.线程有内存开支,所以线程池内的线程过多而并未完全使用是对内部存款和储蓄器的一种浪费,所以须求对线程池限制最小线程数量。 

2.线程池最大线程数是线程池最多可制造线程数,真实情形是线程池内的线程数是按需成立。

 

 以后您发现到线程数量意味着怎么着了没?没错,就是大家刚刚提到的“运算能力”。很多时候大家能够简不难单的觉得,在同一的条件下,叁个职务采纳的线程数量更加多,它所获得的运算能力就比另一个线程数量较少的职务要来得多。运算能力自然就涉及到义务执行的快慢。您能够设想一下,有贰个生育任务,和贰个消费任务,它们利用3个行列做权且存款和储蓄。在能够状态下,生产和消费的进度相应保险一如既往,那样能够带动最棒的吞吐量。假如生产职务执行较快,则队列中便会发生堆积,反之消费职务就会没完没了等待,吞吐量也会稳中有降。由此,在完毕的时候,大家反复会为生产任务和消费职分分别派出独立的线程池,并且通过扩大或调整和减弱线程池内线程数量来条件运算能力,使生产和消费的步骤达到平衡。

  • 通过ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法;
  • 透过委托;

I/O线程

I\O线程是.NET专为访问外部财富所引入的一种线程,访问外部财富时为了防患主线程短期处于阻塞状态,.NET为七个I/O操作建立了异步方法。例如:

FileStream:BeginRead、 style=”color: #0000ff;”>BeginWrite。调用BeginRead/BeginWrite时会发起一个异步操作,可是唯有在创制FileStream时传入FileOptions.Asynchronous参数才能获得真正的IOCP支持,否则BeginXXX方法将会选取默许定义在Stream基类上的落实。Stream基类中BeginXXX方法会利用委托的BeginInvoke方法来倡导异步调用——那会选拔二个额外的线程来执行义务(并不受IOCP帮忙,可能额外增添品质损耗)。

DNS: style=”color: #0000ff;”>BeginGetHostByName、 style=”color: #0000ff;”>BeginResolve。

Socket:BeginAccept、 style=”color: #0000ff;”>BeginConnect、 style=”color: #0000ff;”>BeginReceive等等。

WebRequest: style=”color: #0000ff;”>BeginGetRequestStream、 style=”color: #0000ff;”>BeginGetResponse。

SqlCommand: style=”color: #0000ff;”>BeginExecuteReader、 style=”color: #0000ff;”>BeginExecuteNonQuery等等。那或许是开发贰个Web应用时最常用的异步操作了。倘若急需在执行数据库操作时获得IOCP补助,那么须求在接二连三字符串中标记Asynchronous
Processing为true(暗中认可为false),否则在调用BeginXXX操作时就会抛出万分。

WebServcie:例如.NET 2.0或WCF生成的Web Service
Proxy中的BeginXXX方法、WCF中ClientBase<TChannel>的InvokeAsync方法。

这几个异步方法的应用方式都比较像样,都以以Beginxxx早先(内部贯彻为ThreadPool.BindHandle),以Endxxx结束。

注意

1.对于APM而言必须选取Endxxx甘休异步,不然可能会造成财富走漏。

2.寄托的BeginInvoke方法并不能够获得IOCP扶助。

3.IOCP不占用线程。

上面是应用WebRequest的一个示范调用异步API占用I/O线程:

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             int workerThreadsCount, completionPortThreadsCount;
 6             ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
 7             Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
 8             //调用WebRequest类的异步API占用IO线程
 9             {
10                 WebRequest webRequest = HttpWebRequest.Create("http://www.cnblogs.com/jonins");
11                 webRequest.BeginGetResponse(result =>
12                 {
13                     Thread.Sleep(2000);
14                     Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ":执行最终响应的回调");
15                     WebResponse webResponse = webRequest.EndGetResponse(result);
16                 }, null);
17             }
18             Thread.Sleep(1000);
19             ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
20             Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
21             Console.ReadKey();
22         }
23     }

施行结果如下:

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有关I/O线程的剧情点到此甘休,感觉越来越多是I/O操作、文件等地点的知识点跟线程池瓜葛不多,想询问越来越多戳:这里

 

 使用独立的线程池来支配运算能力的做法很广阔,三个头名的案例正是SEDA架构:整个架构由八个Stage连接而成,每一个Stage均由三个行列和3个单身的线程池组成,调节器会依照队列中任务的多寡来调节线程池内的线程数量,最后使应用程序得到优异的出现能力。

  要注意,不论是由此ThreadPool.QueueUserWorkItem()照旧委托,调用的都以线程池里的线程。

推行上下文

每一个线程都关乎了三个推行上下文数据结构,执行上下文(execution
context)包涵:

1.安然无恙设置(压缩栈、Thread的Principal属性、winodws身份)。

2.宿主设置(System.Threading.HostExecutionContextManager)。

3.逻辑调用上下文数据(System.Runtime.Remoting.Messaging.CallContext的LogicalGetData和LogicalSetData方法)。

线程执行它的代码时,一些操作会受到线程执行上下文限制,越发是安全设置的影响。

当主线程使用辅助线程执行职务时,前者的推行上下文“流向”(复制到)帮助线程,那确定保证了救助线程执行的其余操作使用的是如出一辙的鄂州设置和宿主设置。

暗中同意情形下,CL奇骏自动造成开始化线程的执行上下文“流向”任何支持线程。但那会对质量造成影响。执行上下包蕴的大气新闻征集并复制到支持线程要耗时,就算支持线程又利用了越多的援救线程还必须创设和初阶化更加多的推行上下文数据结构。

System.Threading命名空间的ExecutionContext类,它同意控制线程执行上下文的流淌:

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             //将一些数据放到主函数线程的逻辑调用上下文中
 6             CallContext.LogicalSetData("Action", "Jonins");
 7             //初始化要由另一个线程做的一些事情,线程池线程能访问逻辑上下文数据
 8             ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => Console.WriteLine("辅助线程A:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ";Action={0}", CallContext.LogicalGetData("Action")));
 9             //现在阻止主线程执行上下文流动
10             ExecutionContext.SuppressFlow();
11             //初始化要由另一个线程做的一些事情,线程池线程能访问逻辑上下文数据
12             ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => Console.WriteLine("辅助线程B:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ";Action={0}", CallContext.LogicalGetData("Action")));
13             //恢复主线程的执行上下文流动,以避免使用更多的线程池线程
14             ExecutionContext.RestoreFlow();
15             Console.ReadKey();
16         }
17     }

结果如下:

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ExecutionContext类阻止上下文流动以提高程序的习性,对于服务器应用程序,质量的提拔大概那多少个肯定。但是客户端应用程序的属性提高持续多少。别的,由于SuppressFlow方法用[SecurityCritical]特征标记,所以某个客户端如Silverlight中是无能为力调用的。

注意:

1.相助线程在不供给或许不访问上下文消息时,应阻碍实施上下文的流淌。

2.实践上下文流动的相关知识,在使用Task对象以及提倡异步I/O操作时,同样有用。

 

 在Windows操作系统中,Server
二零零一及前边版本的API也只提供了经过之中单一的线程池,不过在Vista及Server
二〇〇九的API中,除了改进线程池的性能之外,还提供了在同一进程内创制八个线程池的接口。很可惜,.NET直到以后的4.0版本,照旧没有提供塑造独立线程池的功能。构造叁个能够的线程池是一件相当困难的事务,幸运的是,假若大家要求那地点的职能,能够依靠盛名的SmartThreadPool,经过那么多年的考验,相信它已经够用成熟了。假设必要,我们还足以对它做一定修改——毕竟在不相同情状下,我们对线程池的供给也相差一点都不小。

透过以下四个法子能够读取和装置CLLAND线程池四川中华工程集团作者线程与I/O线程的最大线程数。

三种异步格局(扫除文盲)&BackgroundWorker 

 IO线程池

  1. ThreadPool.GetMax(out in workerThreads,out int
    completionPortThreads);
  2. ThreadPool.SetMax(int workerThreads,int completionPortThreads);

1.APM&EAP&TAP

.NET援助二种异步编制程序形式分别为APM、EAP和TAP:

1.依照事件的异步编制程序设计格局 (EAP,Event-based Asynchronous
Pattern)

EAP的编程格局的代码命名有以下特点: 

1.有2个或多少个名为 “[XXX]Async”
的方式。那些艺术也许会创建同步版本的镜像,那些共同版本会在当前线程上执行同样的操作。
2.此类还可能有三个 “[XXX]Completed” 事件,监听异步方法的结果。
3.它恐怕会有一个 “[XXX]AsyncCancel”(或只是
CancelAsync)方法,用于打消正在进展的异步操作。

2.异步编制程序模型(APM,Asynchronous Programming Model)

APM的编制程序格局的代码命名有以下特征:

1.利用 IAsyncResult 设计情势的异步操作是经过名为[BeginXXX] 和
[EndXXX] 的多个措施来贯彻的,那三个措施分别开头和终止异步操作
操作名称。例如,FileStream 类提供 BeginRead 和 EndRead
方法来从文件异步读取字节。

2.在调用 [BeginXXX]
后,应用程序能够继承在调用线程上执行命令,同时异步操作在另1个线程上实施。
每回调用 [BeginXXX] 时,应用程序还应调用 [EndXXX]
来获取操作的结果。

3.基于任务的编制程序模型(TAP,Task-based Asynchronous Pattern)

依据 System.Threading.Tasks 命名空间的 Task 和
Task<TResult>,用于表示任意异步操作。
TAP之后再商讨。关于两种异步操作详细表明请戳:这里 

 IO线程池正是为异步IO服务的线程池。

  若想测试线程池中有微微线程正在投入使用,能够透过ThreadPool.GetAvailableThreads(out
in workThreads,out int conoletionPortThreads)方法。

2.BackgroundWorker 

BackgroundWorker精神上是使用线程池内劳力线程,不过那一个类已经多余了(了然即可)。在BackgroundWorkerDoWork本性追加自定义方法,通过RunWorkerAsync将自定义方法追加进池化线程内处理。

DoWork实质上是三个风云(event)。委托项目限制为无重临值且参数有四个分级为Object和DoWork伊夫ntArgs类型。

1 public event DoWorkEventHandler DoWork;
2 
3 public delegate void DoWorkEventHandler(object sender, DoWorkEventArgs e);

示范如下:

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             int workerThreadsCount, completionPortThreadsCount;
 6             ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
 7             Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
 8             {
 9                 BackgroundWorker backgroundWorker = new BackgroundWorker();
10                 backgroundWorker.DoWork += DoWork;
11                 backgroundWorker.RunWorkerAsync();
12             }
13             Thread.Sleep(1000);
14             ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
15             Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
16             Console.ReadKey();
17         }
18         private static void DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
19         {
20             Thread.Sleep(2000);
21             Console.WriteLine("demo-ok");
22         }
23     }

其间占用线程内线程,结果如下:

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 访问IO最简便易行的措施(如读取叁个文件)正是阻塞的,代码会等待IO操作成功(或退步)之后才继续执行下去,一切都以顺序的。可是,阻塞式IO有不胜枚举弱点,例如让UI甘休响应,造成上下文切换,CPU中的缓存也大概被拔除甚至内部存款和储蓄器被换来到磁盘中去,这么些都以明显震慑属性的做法。别的,各样IO都占有1个线程,不难导致系统中线程数量过多,最终限制了应用程序的紧缩性。由此,大家会采纳“异步IO”那种做法。

方法 说明
GetAvailableThreads 剩余空闲线程数
GetMaxThreads 最多可用线程数,所有大于此数目的请求将保持排队状态,直到线程池线程变为可用
GetMinThreads 检索线程池在新请求预测中维护的空闲线程数
QueueUserWorkItem 启动线程池里得一个线程(队列的方式,如线程池暂时没空闲线程,则进入队列排队)
SetMaxThreads 设置线程池中的最大线程数
SetMinThreads 设置线程池最少需要保留的线程数

结语

程序员使用线程池越多的是使用线程池内的劳力线程实行逻辑编码。

相对于独立操作线程(Thread)线程池(ThreadPool)能够保险总计密集作业的暂且过载不会挑起CPU超负荷(激活的线程数量多于CPU内核数量,系统必须按时间片执行线程调度)。

过分会潜移默化属性,因为划分时间片需求多量的上下文切换花费,并且使CPU缓存失效,而这一个是电脑达成高效的必备调度。

CL牧马人能够将职分拓展排序,并且决定职分运营数量,从而防止线程池超负荷。CLLX570首先运转与硬件基础数量一样多的出现职务,然后通过爬山算法调整并发多少,保险程序符合最优质量曲线。

 

 在运用异步IO时,访问IO的线程不会被打断,逻辑将会继续下去。操作系统会担当把结果通过某种格局公告大家,一般说来,那种办法是“回调函数”。异步IO在执行进度中是不占用应用程序的线程的,由此大家能够用少量的线程发起大量的IO,所以应用程序的响应能力也能够有所升高。别的,同时提倡大量IO操作在一些时候会有特出的本性优势,例如磁盘和网络能够同时工作而不互相争论,磁盘仍是能够遵照磁头的职位来访问就近的数码,而不是基于请求的顺序实行数量读取,那样能够有效压缩磁头的位移距离。

我们得以使用线程池来缓解地点的大部题材,跟使用单个线程相比,使用线程池有如下优点:

参考文献

CLR via C#(第4版) Jeffrey Richter

C#尖端编制程序(第8版) C# 6 & .NET Core 1.0   Christian Nagel  

果壳中的C# C#5.0权威指南  Joseph Albahari

         

 Windows操作系统中有多样异步IO方式,可是品质最高,伸缩性最棒的措施实在轶事中的“IO完成端口(I/O
Completion
Port,IOCP)”了,那也是.NET中封装的唯一异步IO情势。差不离一年半前,老赵写过一篇小说《正确选取异步操作》,当中除了讲述计算密集型和IO密集型操作的界别和功力之外,还简要地叙述了IOCP与CLLX570交互的点子,摘录如下:

① 、裁减应用程序的响应时间。因为在线程池中有线程的线程处于等候分配职分状态(只要没有超过线程池的最大上限),无需创设线程。

 当大家盼望举办1个异步的IO-Bound Operation时,CLHaval会(通过Windows
API)发出1个I福特ExplorerP(I/O Request
Packet)。当设备准备稳妥,就会找出1个它“最想处理”的ITiggoP(例如三个读取离当前磁头方今的数量的伸手)并进行拍卖,处理完结后设备将会(通过Windows)交还1个表示工作成功的I福特ExplorerP。CLTiggo会为各类进度成立三个IOCP(I/O
Completion
Port)并和Windows操作系统同台爱戴。IOCP中只要被放入表示完成的I奇骏P之后(通过内部的ThreadPool.BindHandle实现),CLRubicon就会赶紧分配八个可用的线程用于后续接下去的天职。

二 、不必管理和掩护生活周期短暂的线程,不用在开立刻为其分配财富,在其执行完职责之后自由能源。

 可是事实上,使用Windows
API编写IOCP13分复杂。而在.NET中,由于需求迎合标准的APM(异步编制程序模型),在使用方便的还要也放弃一定的控制能力。由此,在有的真的须要高吞吐量的时候(如编写服务器),不少开发职员依然会选取直接行使Native
Code编写相关代码。可是在大举的场所下,.NET中动用IOCP的异步IO操作已经能够赢得尤其不错的习性了。使用APM格局在.NET中使用异步IO卓殊不难,如下:

③ 、线程池会依据当下系统个性对池内的线程实行优化处理。

 static void Main(string[] args)

一句话来说使用线程池的效应便是削减成立和销毁线程的系统开发。在.NET中有三个线程的类ThreadPool,它提供了线程池的田管。

 {

ThreadPool是2个静态类,它从未构造函数,对外提供的函数也一切是静态的。个中有一个QueueUserWorkItem方法,它有二种重载格局,如下:

 WebRequest request = HttpWebRequest.Create(“”);

public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback
callBack):将艺术排入队列以便执行。此办法在有线程池线程变得可用时进行。

 request.BeginGetResponse(HandleAsyncCallback, request);

public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback
callBack,Object
state):将艺术排入队列以便执行,并点名蕴涵该方法所用数据的靶子。此办法在有线程池线程变得可用时举办。

 }

QueueUserWorkItem方法中动用的的WaitCallback参数表示一个delegate,它的申明如下:

 static void HandleAsyncCallback(IAsyncResult ar)

public delegate void WaitCallback(Object
state)

 {

比方需求传递职务音信方可接纳WaitCallback中的state参数,类似于ParameterizedThreadStart委托。

 WebRequest request = (WebRequest)ar.AsyncState;

上边是贰个ThreadPool的例子,代码如下:

 WebResponse response = request.EndGetResponse(ar);

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 // more operations…

using System;
using System.Collections;
using System.ComponentModel;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class ThreadPoolDemo
    {
        public ThreadPoolDemo()
        {
        }

        public void Work()
        {
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(CountProcess));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(GetEnvironmentVariables));
        }
        /// <summary>  
        /// 统计当前正在运行的系统进程信息  
        /// </summary>  
        /// <param name="state"></param>  
        private void CountProcess(object state)
        {
            Process[] processes = Process.GetProcesses();
            foreach (Process p in processes)
            {
                try
                {
                    Console.WriteLine("进程信息:Id:{0},ProcessName:{1},StartTime:{2}", p.Id, p.ProcessName, p.StartTime);
                }
                catch (Win32Exception e)
                {
                    Console.WriteLine("ProcessName:{0}", p.ProcessName);
                }
                finally
                {
                }
            }
            Console.WriteLine("获取进程信息完毕。");
        }
        /// <summary>  
        /// 获取当前机器系统变量设置  
        /// </summary>  
        /// <param name="state"></param>  
        public void GetEnvironmentVariables(object state)
        {
            IDictionary list = System.Environment.GetEnvironmentVariables();
            foreach (DictionaryEntry item in list)
            {
                Console.WriteLine("系统变量信息:key={0},value={1}", item.Key, item.Value);
            }
            Console.WriteLine("获取系统变量信息完毕。");
        }
    }
}

 }

ThreadPoolDemo

 BeginGetResponse将发起1个用到IOCP的异步IO操作,并在终结时调用HandleAsyncCallback回调函数。那么,那些回调函数是由哪个地方的线程执行的呢?没错,正是典故中“IO线程池”的线程。.NET在一个历程中准备了五个线程池,除了上篇文章中所提到的CL昂科雷线程池之外,它还为异步IO操作的回调准备了2个IO线程池。IO线程池的风味与CL本田UR-V线程池类似,也会动态地创建和销毁线程,并且也负有最大值和最小值(能够参见上一篇文章列举出的API)。

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 只可惜,IO线程池也只有是那“一整个”线程池,CL君越线程池的弱项IO线程池也一应俱全。例如,在行使异步IO格局读取了一段文本之后,下一步操作往往是对其展开解析,那就进来了计算密集型操作了。但对此计算密集型操作来说,如若选择成套IO线程池来实施,大家不可能有效的支配某项职务的演算能力。因而在稍微时候,大家在回调函数内部会把计算职分重新交还给独立的线程池。这么做从理论上看会叠加线程调度的花费,不过事实上境况还得看现实的估测数据。如若它确实变成影响属性的关键因素之一,大家就大概需求运用Native
Code来调用IOCP相关API,将回调任务一向交给独立的线程池去履行了。

using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadPoolDemo tpd1 = new ThreadPoolDemo();
            tpd1.Work();
            Thread.Sleep(5000);
            Console.WriteLine("OK");
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

 大家也足以选用代码来操作IO线程池,例如下边那一个接口正是向IO线程池递交多个职责:

Program

public static class ThreadPool

 

 {

采用ThreadPool调用工作线程和IO线程的范例

 public static bool UnsafeQueueNativeOverlapped(NativeOverlapped*
overlapped);

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 }

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

namespace ConsoleApp1
{

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 设置线程池中处于活动的线程的最大数目
            // 设置线程池中工作者线程数量为1000,I/O线程数量为1000
            ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
            Console.WriteLine("Main Thread: queue an asynchronous method");
            PrintMessage("Main Thread Start");

            // 把工作项添加到队列中,此时线程池会用工作者线程去执行回调方法            
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(asyncMethod);
            asyncWriteFile();
            Console.Read();
        }

        // 方法必须匹配WaitCallback委托
        private static void asyncMethod(object state)
        {
            Thread.Sleep(1000);
            PrintMessage("Asynchoronous Method");
            Console.WriteLine("Asynchoronous thread has worked ");
        }


        #region 异步读取文件模块
        private static void asyncReadFile()
        {
            byte[] byteData = new byte[1024];
            FileStream stream = new FileStream(@"D:\123.txt", FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite, FileShare.ReadWrite, 1024, true);
            //把FileStream对象,byte[]对象,长度等有关数据绑定到FileDate对象中,以附带属性方式送到回调函数
            Hashtable ht = new Hashtable();
            ht.Add("Length", (int)stream.Length);
            ht.Add("Stream", stream);
            ht.Add("ByteData", byteData);

            //启动异步读取,倒数第二个参数是指定回调函数,倒数第一个参数是传入回调函数中的参数
            stream.BeginRead(byteData, 0, (int)ht["Length"], new AsyncCallback(Completed), ht);
            PrintMessage("asyncReadFile Method");
        }

        //实际参数就是回调函数
        static void Completed(IAsyncResult result)
        {
            Thread.Sleep(2000);
            PrintMessage("asyncReadFile Completed Method");
            //参数result实际上就是Hashtable对象,以FileStream.EndRead完成异步读取
            Hashtable ht = (Hashtable)result.AsyncState;
            FileStream stream = (FileStream)ht["Stream"];
            int length = stream.EndRead(result);
            stream.Close();
            string str = Encoding.UTF8.GetString(ht["ByteData"] as byte[]);
            Console.WriteLine(str);
            stream.Close();
        }
        #endregion

        #region 异步写入文件模块
        //异步写入模块
        private static void asyncWriteFile()
        {
            //文件名 文件创建方式 文件权限 文件进程共享 缓冲区大小为1024 是否启动异步I/O线程为true
            FileStream stream = new FileStream(@"D:\123.txt", FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite, FileShare.ReadWrite, 1024, true);
            //这里要注意,如果写入的字符串很小,则.Net会使用辅助线程写,因为这样比较快
            byte[] bytes = Encoding.UTF8.GetBytes("你在他乡还好吗?");
            //异步写入开始,倒数第二个参数指定回调函数,最后一个参数将自身传到回调函数里,用于结束异步线程
            stream.BeginWrite(bytes, 0, (int)bytes.Length, new AsyncCallback(Callback), stream);
            PrintMessage("AsyncWriteFile Method");
        }

        static void Callback(IAsyncResult result)
        {
            //显示线程池现状
            Thread.Sleep(2000);
            PrintMessage("AsyncWriteFile Callback Method");
            //通过result.AsyncState再强制转换为FileStream就能够获取FileStream对象,用于结束异步写入
            FileStream stream = (FileStream)result.AsyncState;
            stream.EndWrite(result);
            stream.Flush();
            stream.Close();
            asyncReadFile();
        }
        #endregion

        // 打印线程池信息
        private static void PrintMessage(String data)
        {
            int workthreadnumber;
            int iothreadnumber;

            // 获得线程池中可用的线程,把获得的可用工作者线程数量赋给workthreadnumber变量
            // 获得的可用I/O线程数量给iothreadnumber变量
            ThreadPool.GetAvailableThreads(out workthreadnumber, out iothreadnumber);

            Console.WriteLine("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n CurrentThread is background :{2}\n WorkerThreadNumber is:{3}\n IOThreadNumbers is: {4}\n",
                data,
                Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
                Thread.CurrentThread.IsBackground.ToString(),
                workthreadnumber.ToString(),
                iothreadnumber.ToString());
        }
    }
}

  NativeOverlapped包涵了一个IOCompletionCallback回调函数及二个缓冲对象,能够由此Overlapped对象创设。Overlapped会包括多个被固定的半空中,那里“固定”的意思表示不会因为GC而招致地点变更,甚至不会被换来到硬盘上的Swap空间去。这么做的指标是投其所好IOCP的要求,不过很分明它也会下滑程序质量。由此,大家在事实上编程中差不多不会使用这些情势3。

Program

 

线程池中放入异步操作

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using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{

    class Program
    {
        private static void AsyncOperation(object state)
        {
            Console.WriteLine("Operation state: {0}", state ?? "(null)");
            Console.WriteLine("Worker thread id: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            const int x = 1;
            const int y = 2;
            const string lambdaState = "lambda state 2";

            ThreadPool.QueueUserWorkItem(AsyncOperation);
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));

            ThreadPool.QueueUserWorkItem(AsyncOperation, "async state");
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));

            ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => {
                Console.WriteLine("Operation state: {0}", state);
                Console.WriteLine("Worker thread id: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
            }, "lambda state");

            ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ =>
            {
                Console.WriteLine("Operation state: {0}, {1}", x + y, lambdaState);
                Console.WriteLine("Worker thread id: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
            }, "lambda state");

            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
        }
    }
}

Program

 

线程池同步操作

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using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class ThreadPoolDemo
    {
        static object lockobj = new object();
        static int Count = 0;
        ManualResetEvent manualEvent;
        public ThreadPoolDemo(ManualResetEvent manualEvent)
        {
            this.manualEvent = manualEvent;
        }
        public void DisplayNumber(object a)
        {

            lock (lockobj)
            {
                Count++;
                Console.WriteLine("当前运算结果:{0},Count={1},当前子线程id:{2} 的状态:{3}", a, Count, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.ThreadState);
            }
            //Console.WriteLine("当前运算结果:{0}", a);
            //Console.WriteLine("当前运算结果:{0},当前子线程id:{1} 的状态:{2}", a,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.ThreadState);
            //这里是方法执行时间的模拟,如果注释该行代码,就能看出线程池的功能了
            Thread.Sleep(2000);
            //Console.WriteLine("当前运算结果:{0},Count={1},当前子线程id:{2} 的状态:{3}", a, Count, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.ThreadState);
            //这里是释放共享锁,让其他线程进入
            manualEvent.Set();


        }
    }
}

ThreadPoolDemo

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using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{

    class Program
    {
        //设定任务数量 
        static int count = 10;
        static void Main(string[] args)
        {
            //让线程池执行5个任务所以也为每个任务加上这个对象保持同步
            ManualResetEvent[] events = new ManualResetEvent[count];
            Console.WriteLine("当前主线程id:{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);

            Stopwatch sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            NoThreadPool(count);
            sw.Stop();
            Console.WriteLine("Execution time using threads: {0}", sw.ElapsedMilliseconds);


            sw.Reset();
            sw.Start();
            //循环每个任务
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {
                //实例化同步工具
                events[i] = new ManualResetEvent(false);
                //Test在这里就是任务类,将同步工具的引用传入能保证共享区内每次只有一个线程进入
                ThreadPoolDemo tst = new ThreadPoolDemo(events[i]);
                //Thread.Sleep(200);
                //将任务放入线程池中,让线程池中的线程执行该任务                 
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(tst.DisplayNumber, i);
            }
            //注意这里,设定WaitAll是为了阻塞调用线程(主线程),让其余线程先执行完毕,
            //其中每个任务完成后调用其set()方法(收到信号),当所有
            //的任务都收到信号后,执行完毕,将控制权再次交回调用线程(这里的主线程)
            ManualResetEvent.WaitAll(events);
            sw.Stop();
            Console.WriteLine("Execution time using threads: {0}", sw.ElapsedMilliseconds);
            //Console.WriteLine("所有任务做完!");
            Console.ReadKey();
        }

        static void NoThreadPool(int count)
        {
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {
                Thread.Sleep(2000);
                Console.WriteLine("当前运算结果:{0},Count={1},当前子线程id:{2} 的状态:{3}", i, i + 1, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.ThreadState);
            }
        }

    }
}

Program

 

线程池中的撤废操作

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using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
            Console.WriteLine("Main thread run");
            PrintMessage("Start");
            Run();
            Console.ReadKey();
        }

        private static void Run()
        {
            CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();

            // 这里用Lambda表达式的方式和使用委托的效果一样的,只是用了Lambda后可以少定义一个方法。
            // 这在这里就是让大家明白怎么lambda表达式如何由委托转变的
            ////ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => Count(cts.Token, 1000));
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(callback, cts.Token);

            Console.WriteLine("Press Enter key to cancel the operation\n");
            Console.ReadLine();

            // 传达取消请求            
            cts.Cancel();
            Console.ReadLine();
        }

        private static void callback(object state)
        {
            Thread.Sleep(1000);
            PrintMessage("Asynchoronous Method Start");
            CancellationToken token = (CancellationToken)state;
            Count(token, 1000);
        }

        // 执行的操作,当受到取消请求时停止数数
        private static void Count(CancellationToken token, int countto)
        {
            for (int i = 0; i < countto; i++)
            {
                if (token.IsCancellationRequested)
                {
                    Console.WriteLine("Count is canceled");
                    break;
                }

                Console.WriteLine(i);
                Thread.Sleep(300);
            }

            Console.WriteLine("Cout has done");
        }

        // 打印线程池信息
        private static void PrintMessage(String data)
        {
            int workthreadnumber;
            int iothreadnumber;

            // 获得线程池中可用的线程,把获得的可用工作者线程数量赋给workthreadnumber变量
            // 获得的可用I/O线程数量给iothreadnumber变量
            ThreadPool.GetAvailableThreads(out workthreadnumber, out iothreadnumber);

            Console.WriteLine("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n CurrentThread is background :{2}\n WorkerThreadNumber is:{3}\n IOThreadNumbers is: {4}\n",
                data,
                Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
                Thread.CurrentThread.IsBackground.ToString(),
                workthreadnumber.ToString(),
                iothreadnumber.ToString());
        }
    }
}

Program

 

Thread与ThreadPool的2个属性相比较

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using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            const int numberOfOperations = 300;
            var sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            UseThreads(numberOfOperations);
            sw.Stop();
            Console.WriteLine("Execution time using threads: {0}", sw.ElapsedMilliseconds);

            sw.Reset();
            sw.Start();
            UseThreadPool(numberOfOperations);
            sw.Stop();
            Console.WriteLine("Execution time using threadPool: {0}", sw.ElapsedMilliseconds);
        }

        static void UseThreads(int numberOfOperations)
        {
            using (var countdown = new CountdownEvent(numberOfOperations))
            {
                Console.WriteLine("Scheduling work by creating threads");
                for (int i = 0; i < numberOfOperations; i++)
                {
                    var thread = new Thread(() => {
                        Console.Write("{0},", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                        Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.1));
                        countdown.Signal();
                    });
                    thread.Start();
                }
                countdown.Wait();
                Console.WriteLine();
            }
        }

        static void UseThreadPool(int numberOfOperations)
        {
            using (var countdown = new CountdownEvent(numberOfOperations))
            {
                Console.WriteLine("Starting work on a threadpool");
                for (int i = 0; i < numberOfOperations; i++)
                {
                    ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ => {
                        Console.Write("{0},", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                        Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.1));
                        countdown.Signal();
                    });
                }
                countdown.Wait();
                Console.WriteLine();
            }
        }
    }
}

Program

 

 

 

 

 


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