C#線程池詳解

一、線程池的概念

1、線程的創建和銷毀要付出較高的代價，頻繁創建和銷毀線程會降低系統的性能。線程池就是一些在應用程序起始時就創建好的線程，這些線程可用於執行應用程序需要的不同操作。

2、線程池為每個任務提供一個工作線程，任務執行完後工作線程的狀態會重置，以便執行下一個任務，而不是被銷毀。

3、線程池有一個任務隊列，所有等待執行的任務都進入任務隊列，在有空閑線程時會從隊列中取出一個任務執行，如果沒有空閑線程就等待直到有線程可用。

using System;
using System.Threading;

namespace ThreadPoolExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(PrintHello);
            }
            Console.ReadKey();
        }

        private static void PrintHello(object state)
        {
            Console.WriteLine($"Hello from thread {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
        }
    }
}

二、線程池的使用

1、線程池的創建

線程池是由framework提供的，可以使用ThreadPool類的靜態方法來創建。ThreadPool.GetMaxThreads()方法返回可用於線程池的最大線程數。ThreadPool.GetAvailableThreads()方法返回線程池中空閑線程的數量。

int maxThreads;
int availableThreads;
ThreadPool.GetMaxThreads(out maxThreads, out availableThreads);
Console.WriteLine($"Max threads: {maxThreads}. Available threads: {availableThreads}");

2、線程池的任務添加

可以使用ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法添加任務到線程池，該方法接受一個委託作為參數，需要執行的代碼可以是匿名方法或普通方法。

ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(PrintHello));
ThreadPool.QueueUserWorkItem(PrintHello);

3、線程池的工作隊列

可以使用ThreadPool.GetQueuedThreadInfo()方法獲取線程池正在排隊的工作線程的一些信息。

ThreadPool.GetQueuedThreadInfo(out int queueLength, out int workerThreads);
Console.WriteLine($"Queue length: {queueLength}. Worker threads: {workerThreads}");

三、線程池的優化

1、線程池的自定義大小

線程池的大小默認是由CLR制定的，但可以通過調用ThreadPool.SetMaxThreads()和ThreadPool.SetMinThreads()方法來自定義。

ThreadPool.SetMaxThreads(4, 4);
ThreadPool.SetMinThreads(2, 2);

2、使用線程池執行長時間任務

由於線程池的默認大小是有限的，如果存在一個耗時很長的任務，會佔用線程池的大部分線程，導致其他任務等待執行。

可以將長時間任務分成多個小任務，並使用非同步方式執行，以便在等待長時間任務完成時釋放線程池中的線程。

for (int i = 0; i 
    {
        // DoSomeWork()是一個耗時很長的方法
        var result = DoSomeWork();
        // 執行完小任務之後，釋放線程池中的線程
    });
}

3、避免線程池阻塞

線程池中的每個線程默認都是前台線程，會保持程序運行。當調用某些方法時，如Thread.Sleep()或 Thread.Join()，會產生阻塞線程池的效果。

為了避免線程池被阻塞，可以創建一個後台線程，代替前台線程，使用ManualResetEvent.WaitOne()方法等待。

static void Main(string[] args)
{
    var resetEvent = new ManualResetEvent(false);
    var thread = new Thread(() =>
    {
        // DoSomethingLong();
        resetEvent.Set();
    }) { IsBackground = true };
    thread.Start();
    resetEvent.WaitOne();
}

四、線程池使用場景

線程池適用於需要執行大量可以非同步執行的任務的情況。常見的應用包括：網路套接字通信的非同步執行、大量文件I / O非同步執行、在多個客戶端中非同步執行長時間操作以提高Web伺服器吞吐量等。

五、參考鏈接

c#線程池：https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.threading.threadpool?view=net-5.0

c#線程池介紹：https://www.cnblogs.com/hanyinglong/p/6913031.html