参考：
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.threading.threadpool(VS.80).aspx
http://www.codeproject.com/KB/threads/threadtests.aspx
http://www.codeproject.com/KB/threads/smartthreadpool.aspx
http://blog.zhaojie.me/2009/07/thread-pool-1-the-goal-and-the-clr-thread-pool.html （老赵的浅谈线程池上中下三篇）
Jeffrey Richter <<CLR via C#>> 3rd Edition
先大概看一下控制台应用程序的Main方法的主要代码：
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static
bool
done =
false
;
static
decimal
count2 = 0;
static
int
threadDone = 0;
//标志启用线程数?
static
System.Timers.Timer timer =
new
System.Timers.Timer(1000);
static
decimal
[] threadPoolCounters =
new
decimal
[10];
static
Thread[] threads =
new
Thread[10];
static
System.Timers.Timer[] threadTimers =
new
System.Timers.Timer[10];
static
void
Main(
string
[] args)
{
timer.Stop();
/*当 AutoReset 设置为 false 时，Timer 只在第一个 Interval 过后引发一次 Elapsed 事件。
若要保持以 Interval 时间间隔引发 Elapsed 事件，请将 AutoReset 设置为 true。*/
timer.AutoReset =
false
;
timer.Elapsed +=
new
ElapsedEventHandler(OnTimerEvent);
//当timer.Start()时，触发事件
decimal
total = 0;
// raw test
decimal
count1 = SingleThreadTest();
//单一线程，一跑到底
Console.WriteLine(
"Single thread count = "
+ count1.ToString());
// create one thread, increment counter, destroy thread, repeat
Console.WriteLine();
CreateAndDestroyTest();
//创建一个线程，运算，然后销毁该线程 重复前面的动作
Console.WriteLine(
"Create and destroy per count = "
+ count2.ToString());
// Create 10 threads and run them simultaneously
//一次性创建10个线程，然后遍历使线程执行运算
Console.WriteLine();
InitThreadPoolCounters();
InitThreads();
StartThreads();
while
(threadDone != 10) { };
Console.WriteLine(
"10 simultaneous threads:"
);
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
Console.WriteLine(
"T"
+ i.ToString() +
" = "
+ threadPoolCounters[i].ToString() +
" "
);
total += threadPoolCounters[i];
}
Console.WriteLine(
"Total = "
+ total.ToString());
Console.WriteLine();
Console.WriteLine(
"///////////////////////////////////////////////////"
);
// using ThreadPool
//直接通过线程池的QueueUserWorkItem方法，按队列执行10个任务
Console.WriteLine();
Console.WriteLine(
"ThreadPool:"
);
InitThreadPoolCounters();
QueueThreadPoolThreads();
while
(threadDone != 10) { };
Console.WriteLine(
"ThreadPool: 10 simultaneous threads:"
);
total = 0;
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
// threadTimers[i].Stop();
// threadTimers[i].Dispose();
Console.WriteLine(
"T"
+ i.ToString() +
" = "
+ threadPoolCounters[i].ToString() +
" "
);
total += threadPoolCounters[i];
}
Console.WriteLine(
"Total = "
+ total.ToString());
// using SmartThreadPool
//通过Amir Bar的SmartThreadPool线程池，利用QueueUserWorkItem方法，按队列执行10个任务
Console.WriteLine();
Console.WriteLine(
"SmartThreadPool:"
);
InitThreadPoolCounters();
QueueSmartThreadPoolThreads();
while
(threadDone != 10) { };
Console.WriteLine(
"SmartThreadPool: 10 simultaneous threads:"
);
total = 0;
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
Console.WriteLine(
"T"
+ i.ToString() +
" = "
+ threadPoolCounters[i].ToString() +
" "
);
total += threadPoolCounters[i];
}
Console.WriteLine(
"Total = "
+ total.ToString());
// using ManagedThreadPool
//通过Stephen Toub改进后的线程池，利用QueueUserWorkItem方法，按队列执行10个任务
Console.WriteLine();
Console.WriteLine(
"ManagedThreadPool:"
);
InitThreadPoolCounters();
QueueManagedThreadPoolThreads();
while
(threadDone != 10) { };
Console.WriteLine(
"ManagedThreadPool: 10 simultaneous threads:"
);
total = 0;
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
Console.WriteLine(
"T"
+ i.ToString() +
" = "
+ threadPoolCounters[i].ToString() +
" "
);
total += threadPoolCounters[i];
}
Console.WriteLine(
"Total = "
+ total.ToString());
// using C#4.0 Parallel
//通过Tasks.Parallel.For进行并行运算
Console.WriteLine();
Console.WriteLine(
"Parallel:"
);
InitThreadPoolCounters();
UseParallelTasks();
while
(threadDone != 10) { };
Console.WriteLine(
"Parallel: 10 simultaneous threads:"
);
total = 0;
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
Console.WriteLine(
"T"
+ i.ToString() +
" = "
+ threadPoolCounters[i].ToString() +
" "
);
total += threadPoolCounters[i];
}
Console.WriteLine(
"Total = "
+ total.ToString());
}
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我们可以先熟悉一下大致思路。代码中，我们主要依靠输出的数字count或者total来判断哪个方法执行效率更高（原文是How Hign Can I Count?），通常输出的数字越大，我们就认为它”干的活越多“，效率越高。主要实现过程就是通过一个静态的System.Timers.Timer对象的timer实例，设置它的Interval属性和ElapsedEventHandler事件：
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static
System.Timers.Timer timer =
new
System.Timers.Timer(1000);
/*当 AutoReset 设置为 false 时，Timer 只在第一个 Interval 过后引发一次 Elapsed 事件。
若要保持以 Interval 时间间隔引发 Elapsed 事件，请将 AutoReset 设置为 true。*/
timer.AutoReset =
false
;
timer.Elapsed +=
new
ElapsedEventHandler(OnTimerEvent);
//当timer.Start()时，触发事件
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其中，timer的事件触发的函数：
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static
void
OnTimerEvent(
object
src, ElapsedEventArgs e)
{
done =
true
;
}
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每次timer.Start执行的时候，一次测试就将开始，这样可以确保测试的不同方法都在1000毫秒内跑完。
下面开始具体介绍几个方法：
A、线程
这个非常简单，就是通过主线程计算在1000毫秒内，count从0递增加到了多少：
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/// <summary>
/// 单一线程，一跑到底
/// </summary>
/// <returns></returns>
static
decimal
SingleThreadTest()
{
done =
false
;
decimal
counter = 0;
timer.Start();
while
(!done)
{
++counter;
}
return
counter;
}
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while判断可以保证方法在1000毫秒内执行完成。
B、多线程
这个多线程方法比较折腾，先创建线程，然后运行，最后销毁线程，这就是一个线程执行单元，重复10次这个线程执行单元。
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/// <summary>
/// 创建一个线程，运算，然后销毁该线程 重复前面的动作
/// </summary>
static
void
CreateAndDestroyTest()
{
done =
false
;
timer.Start();
while
(!done)
{
Thread counterThread =
new
Thread(
new
ThreadStart(Count1Thread));
counterThread.IsBackground =
true
;
//后台线程
counterThread.Start();
while
(counterThread.IsAlive) { };
}
}
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那个ThreadStart委托对应的方法Count1Thread如下：
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static
void
Count1Thread()
{
++count2;
//静态字段count2自增
}
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从表面上看，大家估计都可以猜到，效果可能不佳。
C、还是多线程
这个方法不判断线程的执行状态，不用等到一个线程销毁后再创建一个线程，然后执行线程方法。线程执行的方法就是根据线程的Name找到一个指定数组的某一索引，并累加改变数组的值：
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/// <summary>
/// 将数组和线程数标志threadDone回到初始状态
/// </summary>
static
void
InitThreadPoolCounters()
{
threadDone = 0;
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
threadPoolCounters[i] = 0;
}
}
/// <summary>
/// 初始化10个线程
/// </summary>
static
void
InitThreads()
{
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
threads[i] =
new
Thread(
new
ThreadStart(Count2Thread));
threads[i].IsBackground =
true
;
threads[i].Name = i.ToString();
//将当前线程的Name赋值为数组索引，在Count2Thread方法中获取对应数组
}
}
/// <summary>
/// 开始多线程运算
/// </summary>
static
void
StartThreads()
{
done =
false
;
timer.Start();
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
threads[i].Start();
}
}
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其中，每一个线程需要执行的委托方法
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static
void
Count2Thread()
{
int
n = Convert.ToInt32(Thread.CurrentThread.Name);
//取数组索引
while
(!done)
{
++threadPoolCounters[n];
}
Interlocked.Increment(
ref
threadDone);
//以原子操作的形式保证threadDone递增
}
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在测试过程中，我们看代码：
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// Create 10 threads and run them simultaneously
//一次性创建10个线程，然后遍历使线程执行运算
Console.WriteLine();
InitThreadPoolCounters();
InitThreads();
StartThreads();
while
(threadDone != 10) { };
Console.WriteLine(
"10 simultaneous threads:"
);
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
Console.WriteLine(
"T"
+ i.ToString() +
" = "
+ threadPoolCounters[i].ToString() +
" "
);
total += threadPoolCounters[i];
}
Console.WriteLine(
"Total = "
+ total.ToString());
Console.WriteLine();
|
最后算出这个数组的所有元素的总和，就是这10个线程在1000毫秒内所做的事情。其中， while (threadDone != 10) { };这个判断非常重要。这个方法看上去没心没肺，线程创建好就不管它的死活了（还是管活不管死？），所以效率应该不低。
实际上，我在本地测试并看了一下输出，表面看来，按count大小逆序排列：C>A>B，这就说明多线程并不一定比单线程运行效率高。其实B之所以效率不佳，主要是由于这个方法大部分的”精力“花在线程的执行状态和销毁处理上。
注意，其实C和A、B都没有可比性，因为C计算的是数组的总和，而A和B只是简单的对一个数字进行自加。
ps：C这一块说的没有中心，想到哪写到哪，所以看起来写得很乱，如果看到这里您还觉着不知所云，建议先下载最后的demo，先看代码，再对照这篇文章。
好了，到这里，我们对线程的创建和使用应该有了初步的了解。细心的人可能会发现，我们new一个Thread，然后给线程实例设置属性，比如是否后台线程等等，其实这部分工作可以交给下面介绍的线程池ThreadPool来做（D、E和F主要介绍线程池）。
D、线程池ThreadPool
在实际的项目中大家可能使用最多最熟悉的就是这个类了，所以没什么可说的：
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/// <summary>
/// ThreadPool测试
/// </summary>
static
void
QueueThreadPoolThreads()
{
done =
false
;
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem(
new
WaitCallback(Count3Thread), i);
}
timer.Start();
}
static
void
Count3Thread(
object
state)
{
int
n = (
int
)state;
while
(!done)
{
++threadPoolCounters[n];
}
Interlocked.Increment(
ref
threadDone);
}
|
我们知道线程池里的线程默认都是后台线程，所以它实际上简化了线程的属性设置，更方便异步编程。
需要说明的是，线程池使用过程中会有这样那样的缺陷（虽然本文的几个线程池任务都不会受这种缺陷影响）。比如，我们一次性向线程池中加入100个任务，但是当前的系统可能只支持25个线程，并且每个线程正处于”忙碌“状态，如果一次性加入池中系统会处理不过来，那么多余的任务必须等待，这就造成等待的时间过长，系统无法响应。还好，ThreadPool提供了GetAvailableThreads方法，可以让你知道当前可用的工作线程数量。
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static
void
QueueThreadPoolThreads()
{
done =
false
;
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
//ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(Count3Thread), i); //直接给程序池添加任务有时是很草率的
WaitCallback wcb =
new
WaitCallback(Count3Thread);
int
workerThreads, availabeThreads;
ThreadPool.GetAvailableThreads(
out
workerThreads,
out
availabeThreads);
if
(workerThreads > 0)
//可用线程数>0
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem(wcb, i);
}
else
{
//to do 可以采取一种策略，让这个任务合理地分配给线程
}
}
|
如果没有可用的工作线程数，必须设计一定的策略，让这个任务合理地分配给线程。
也许就是类似于上面那样的限制，很多开发者都自己创建自己的线程池，同时也就有了后面的SmartThreadPool和ManagedThreadPool大展身手的机会。
E、线程池SmartThreadPool
大名鼎鼎的SmartThreadPool，但是我从来没在项目中使用过，所以只是找了一段简单的代码测试一下：
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/// <summary>
/// SmartThreadPool测试
/// </summary>
static
void
QueueSmartThreadPoolThreads()
{
SmartThreadPool smartThreadPool =
new
SmartThreadPool();
// Create a work items group that processes
// one work item at a time
IWorkItemsGroup wig = smartThreadPool.CreateWorkItemsGroup(1);
done =
false
;
timer.Start();
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
wig.QueueWorkItem(
new
WorkItemCallback(Count4Thread), i);
}
// Wait for the completion of all work items in the work items group
wig.WaitForIdle();
smartThreadPool.Shutdown();
}
static
object
Count4Thread(
object
state)
{
int
n = (
int
)state;
while
(!done)
{
++threadPoolCounters[n];
}
Interlocked.Increment(
ref
threadDone);
return
null
;
}
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自从收藏这个SmartThreadPool.dll后，我还从没有在项目中使用过。查看它的源码注释挺少也挺乱的，不知道有没有高人知道它的一个效率更好的方法。您也可以看看英文原文，自己尝试体验一下。如果您熟悉使用SmartThreadPool，欢迎讨论。
F、线程池ManagedThreadPool
Stephen Toub这个完全用C#托管代码实现的线程池也非常有名，在Marc Clifton的英文原文中，作者也不吝溢美之词，赞它“quite excellent”，用当前异军突起的一个词汇形容就是太给力了，于我心有戚戚焉：
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/// <summary>
/// ManagedThreadPool测试
/// </summary>
static
void
QueueManagedThreadPoolThreads()
{
done =
false
;
timer.Start();
for
(
int
i = 0; i < 10; i++)
{
Toub.Threading.ManagedThreadPool.QueueUserWorkItem(
new
WaitCallback(Count5Thread), i);
}
}
static
void
Count5Thread(
object
state)
{
int
n = (
int
)state;
while
(!done)
{
++threadPoolCounters[n];
}
Interlocked.Increment(
ref
threadDone);
}
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对于这个托管的线程池，我个人的理解，就是它在管理线程的时候，这个池里还有一个缓存线程的池，即一个ArrayList对象。它一开始就初始化了一定数量的线程，并通过ProcessQueuedItems方法保证异步执行进入池中的队列任务（那个死循环有时可能导致CPU过分忙碌），这样在分配异步任务的时候，就省去了频繁去创建（new）一个线程。同时它在实现信号量（Semaphore）的同步和线程出入队列的设计上都可圈可点，非常巧妙，强烈推荐您阅读它的源码。
G、并行运算
下面的示例，我只使用了简单的System.Threading.Tasks.Parallel.For 对应的for 循环的并行运算：
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/// <summary>
/// 并行运算测试
/// </summary>
static
void
UseParallelTasks()
{
done =
false
;
timer.Start();
// System.Threading.Tasks.Parallel.For - for 循环的并行运算
System.Threading.Tasks.Parallel.For(0, 10, (i) => { Count6Thread(i); });
}
static
void
Count6Thread(
object
state)
{
int
n = (
int
)state;
while
(!done)
{
++threadPoolCounters[n];
}
Interlocked.Increment(
ref
threadDone);
}
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没有什么要特殊说明的，就是新类库的使用。看代码，好像比使用线程或线程池更加简单直接，有机会争取多用一用。我在本地测试的时候，在Release版本下，按照count的大小逆序排列，总体上G>D>F>E。需要注意到一件事，就是SmartThreadPool中排入队列的任务是一个返回值为Object的委托类型，这和其他的几个没有返回的（void类型）不同。SmartThreadPool口碑还是不错的，也许是我没有正确使用它。
最后小结一下：本文主要列举了C#中我所知道的几种常见的异步处理的方法，欢迎大家纠错或补充。
本文转自JeffWong博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/jeffwongishandsome/archive/2010/11/12/1876137.html，如需转载请自行联系原作者
