CLR线程池的工作者线程

关于CLR线程池

使用ThreadStart与ParameterizedThreadStart建立新线程非常简单，但通过此方法建立的线程难于管理，若建立过多的线程反而会影响系统的性能。
有见及此，.NET引入CLR线程池这个概念。CLR线程池并不会在CLR初始化的时候立刻建立线程，而是在应用程序要创建线程来执行任务时，线程池才初始化一个线程。线程的初始化与其他的线程一样。在完成任务以后，该线程不会自行销毁，而是以挂起的状态返回到线程池。直到应用程序再次向线程池发出请求时，线程池里挂起的线程就会再度激活执行任务。这样既节省了建立线程所造成的性能损耗，也可以让多个任务反复重用同一线程，从而在应用程序生存期内节约大量开销。

工作者线程与I/O线程

CLR线程池分为工作者线程（workerThreads）与I/O线程 (completionPortThreads) 两种，工作者线程是主要用作管理CLR内部对象的运作，I/O（Input/Output) 线程顾名思义是用于与外部系统交换信息

通过QueueUserWorkItem启动工作者线程

ThreadPool线程池中包含有两个静态方法可以直接启动工作者线程：
一为 ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback)
二为 ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback,Object) 

先把WaitCallback委托指向一个带有Object参数的无返回值方法，再使用 ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback) 就可以异步启动此方法，此时异步方法的参数被视为null 。

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             //把CLR线程池的最大值设置为1000
 6             ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
 7             //显示主线程启动时线程池信息
 8             ThreadMessage("Start");
 9             //启动工作者线程
10             ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(AsyncCallback));
11             Console.ReadKey();
12         }
13         
14         static void AsyncCallback(object state)
15         {
16             Thread.Sleep(200);
17             ThreadMessage("AsyncCallback");
18             Console.WriteLine("Async thread do work!");
19         }
20 
21         //显示线程现状
22         static void ThreadMessage(string data)
23         {
24             string message = string.Format("{0}\n  CurrentThreadId is {1}",
25                  data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
26             Console.WriteLine(message);
27         }
28     }

使用 ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback,Object) 方法可以把object对象作为参数传送到回调函数中。
下面例子中就是把一个string对象作为参数发送到回调函数当中。

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             //把线程池的最大值设置为1000
 6             ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
 7           
 8             ThreadMessage("Start");
 9             ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(AsyncCallback),"Hello Elva");
10             Console.ReadKey();
11         }
12 
13         static void AsyncCallback(object state)
14         {
15             Thread.Sleep(200);
16             ThreadMessage("AsyncCallback");
17 
18             string data = (string)state;
19             Console.WriteLine("Async thread do work!\n"+data);
20         }
21 
22         //显示线程现状
23         static void ThreadMessage(string data)
24         {
25             string message = string.Format("{0}\n  CurrentThreadId is {1}",
26                  data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
27             Console.WriteLine(message);
28         }
29     }

通过ThreadPool.QueueUserWorkItem启动工作者线程虽然是方便，但WaitCallback委托指向的必须是一个带有Object参数的无返回值方法，这无疑是一种限制。若方法需要有返回值，或者带有多个参数，这将多费周折。有见及此，.NET提供了另一种方式去建立工作者线程，那就是委托。

回调函数

.NET为 IAsyncResult BeginInvoke（AsyncCallback , object）准备了一个回调函数。使用 AsyncCallback 就可以绑定一个方法作为回调函数，回调函数必须是带参数 IAsyncResult 且无返回值的方法： void AsycnCallbackMethod(IAsyncResult result) 。在BeginInvoke方法完成后，系统就会调用AsyncCallback所绑定的回调函数,最后回调函数中调用 XXX EndInvoke（IAsyncResult result) 就可以结束异步方法，它的返回值类型与委托的返回值一致。

 1     class Program
 2     {
 3         delegate string MyDelegate(string name);
 4 
 5         static void Main(string[] args)
 6         {
 7             ThreadMessage("Main Thread");
 8 
 9             //建立委托
10             MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
11             //异步调用委托，获取计算结果
12             myDelegate.BeginInvoke("Leslie", new AsyncCallback(Completed), null);
13             //在启动异步线程后，主线程可以继续工作而不需要等待
14             for (int n = 0; n < 6; n++)
15                 Console.WriteLine("  Main thread do work!");
16             Console.WriteLine("");
17 
18             Console.ReadKey();
19         }
20 
21         static string Hello(string name)
22         {
23             ThreadMessage("Async Thread");
24             Thread.Sleep(2000);             \\模拟异步操作
25             return "\nHello " + name;
26         }
27 
28         static void Completed(IAsyncResult result)
29         {
30             ThreadMessage("Async Completed");
31 
32             //获取委托对象，调用EndInvoke方法获取运行结果
33             AsyncResult _result = (AsyncResult)result;
34             MyDelegate myDelegate = (MyDelegate)_result.AsyncDelegate;
35             string data = myDelegate.EndInvoke(_result);
36             Console.WriteLine(data);
37         }
38 
39         static void ThreadMessage(string data)
40         {
41             string message = string.Format("{0}\n  ThreadId is:{1}",
42                    data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
43             Console.WriteLine(message);
44         }
45     }

如果想为回调函数传送一些外部信息，就可以利用BeginInvoke(AsyncCallback,object)的最后一个参数object,它允许外部向回调函数输入任何类型的参数。只需要在回调函数中利用 AsyncResult.AsyncState 就可以获取object对象。

1     class Program
 2     {
 3         public class Person
 4         {
 5             public string Name;
 6             public int Age;
 7         }
 8 
 9         delegate string MyDelegate(string name);
10 
11         static void Main(string[] args)
12         {
13             ThreadMessage("Main Thread");
14 
15             //建立委托
16             MyDelegate myDelegate = new MyDelegate(Hello);
17             
18             //建立Person对象
19             Person person = new Person();
20             person.Name = "Elva";
21             person.Age = 27;
22             
23             //异步调用委托，输入参数对象person, 获取计算结果
24             myDelegate.BeginInvoke("Leslie", new AsyncCallback(Completed), person);            
25           
26             //在启动异步线程后，主线程可以继续工作而不需要等待
27             for (int n = 0; n < 6; n++)
28                 Console.WriteLine("  Main thread do work!");
29             Console.WriteLine("");
30 
31             Console.ReadKey();
32         }
33 
34         static string Hello(string name)
35         {
36             ThreadMessage("Async Thread");
37             Thread.Sleep(2000);
38             return "\nHello " + name;
39         }
40 
41         static void Completed(IAsyncResult result)
42         {
43             ThreadMessage("Async Completed");
44 
45             //获取委托对象，调用EndInvoke方法获取运行结果
46             AsyncResult _result = (AsyncResult)result;
47             MyDelegate myDelegate = (MyDelegate)_result.AsyncDelegate;
48             string data = myDelegate.EndInvoke(_result);
49             //获取Person对象
50             Person person = (Person)result.AsyncState;
51             string message = person.Name + "'s age is " + person.Age.ToString();
52 
53             Console.WriteLine(data+"\n"+message);
54         }
55 
56         static void ThreadMessage(string data)
57         {
58             string message = string.Format("{0}\n  ThreadId is:{1}",
59                    data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
60             Console.WriteLine(message);
61         }
62     }