目录：
一、上节补充
二、CLR线程池基础
三、通过线程池的工作者线程实现异步
四、使用委托实现异步
五、任务
六、小结
一、上节补充
对于Thread类还有几个常用方法需要说明的。
1.1 Suspend和Resume方法
这两个方法在.net Framework 1.0 的时候就支持的方法，他们分别可以挂起线程和恢复挂起的线程。但在.net Framework 2.0以后的版本中这两个方法都过时了，MSDN的解释是这样：
警告：
不要使用 Suspend 和 Resume 方法来同步线程的活动。您无法知道挂起线程时它正在执行什么代码。如果您在安全权限评估期间挂起持有锁的线程，则 AppDomain中的其他线程可能被阻止。如果您在线程正在执行类构造函数时挂起它，则 AppDomain中尝试使用该类的其他线程将被阻止。这样很容易发生死锁。
对于这个解释可能有点抽象吧，让我们来看看一段代码可能会清晰点：
- class Program
- {
- static void Main(string[] args)
- {
- // 创建一个线程来测试
- Thread thread1 = new Thread(TestMethod);
- thread1.Name = "Thread1";
- thread1.Start();
- Thread.Sleep(2000);
- Console.WriteLine("Main Thread is running");
- ////int b = 0;
- ////int a = 3 / b;
- ////Console.WriteLine(a);
- thread1.Resume();
- Console.Read();
- }
- private static void TestMethod()
- {
- Console.WriteLine("Thread: {0} has been suspended!", Thread.CurrentThread.Name);
- //将当前线程挂起
- Thread.CurrentThread.Suspend();
- Console.WriteLine("Thread: {0} has been resumed!", Thread.CurrentThread.Name);
- }
- }
上面一段代码还存在一个隐患，请看下面一小段代码：
- class Program
- {
- static void Main(string[] args)
- {
- // 创建一个线程来测试
- Thread thread1 = new Thread(TestMethod);
- thread1.Name = "Thread1";
- thread1.Start();
- Console.WriteLine("Main Thread is running");
- thread1.Resume();
- Console.Read();
- }
- private static void TestMethod()
- {
- Console.WriteLine("Thread: {0} has been suspended!", Thread.CurrentThread.Name);
- Thread.Sleep(1000);
- //将当前线程挂起
- Thread.CurrentThread.Suspend();
- Console.WriteLine("Thread: {0} has been resumed!", Thread.CurrentThread.Name);
- }
- }
当主线程跑（运行）的太快,做完自己的事情去唤醒thread1时，此时thread1还没有挂起而起唤醒thread1,此时就会出现异常了。并且上面使用的Suspend和Resume方法，编译器已经出现警告了，提示这两个方法已经过时， 所以在我们平时使用中应该尽量避免。
1.2 Abort和 Interrupt方法
Abort方法和Interrupt都是用来终止线程的，但是两者还是有区别的。
1、他们抛出的异常不一样，Abort 方法抛出的异常是ThreadAbortException， Interrupt抛出的异常为ThreadInterruptedException
2、调用interrupt方法的线程之后可以被唤醒，然而调用Abort方法的线程就直接被终止不能被唤醒的。
下面一段代码是演示Abort方法的使用
- using System;
- using System.Threading;
- namespace ConsoleApplication1
- {
- class Program
- {
- static void Main(string[] args)
- {
- Thread abortThread = new Thread(AbortMethod);
- abortThread.Name = "Abort Thread";
- abortThread.Start();
- Thread.Sleep(1000);
- try
- {
- abortThread.Abort();
- }
- catch
- {
- Console.WriteLine("{0} Exception happen in Main Thread", Thread.CurrentThread.Name);
- Console.WriteLine("{0} Status is:{1} In Main Thread ", Thread.CurrentThread.Name, Thread.CurrentThread.ThreadState);
- }
- finally
- {
- Console.WriteLine("{0} Status is:{1} In Main Thread ", abortThread.Name, abortThread.ThreadState);
- }
- abortThread.Join();
- Console.WriteLine("{0} Status is:{1} ", abortThread.Name, abortThread.ThreadState);
- Console.Read();
- }
- private static void AbortMethod()
- {
- try
- {
- Thread.Sleep(5000);
- }
- catch(Exception e)
- {
- Console.WriteLine(e.GetType().Name);
- Console.WriteLine("{0} Exception happen In Abort Thread", Thread.CurrentThread.Name);
- Console.WriteLine("{0} Status is:{1} In Abort Thread ", Thread.CurrentThread.Name, Thread.CurrentThread.ThreadState);
- }
- finally
- {
- Console.WriteLine("{0} Status is:{1} In Abort Thread", Thread.CurrentThread.Name, Thread.CurrentThread.ThreadState);
- }
- }
- }
运行结果：
从运行结果可以看出，调用Abort方法的线程引发的异常类型为ThreadAbortException, 以及异常只会在 调用Abort方法的线程中发生，而不会在主线程中抛出，并且调用Abort方法后线程的状态不是立即改变为Aborted状态，而是从AbortRequested->Aborted。
Interrupt方法：
- using System;
- using System.Threading;
- namespace ConsoleApplication1
- {
- class Program
- {
- static void Main(string[] args)
- { Thread interruptThread = new Thread(AbortMethod);
- interruptThread.Name = "Interrupt Thread";
- interruptThread.Start();
- interruptThread.Interrupt();
- interruptThread.Join();
- Console.WriteLine("{0} Status is:{1} ", interruptThread.Name, interruptThread.ThreadState);
- Console.Read();
- }
- private static void AbortMethod()
- {
- try
- {
- Thread.Sleep(5000);
- }
- catch(Exception e)
- {
- Console.WriteLine(e.GetType().Name);
- Console.WriteLine("{0} Exception happen In Interrupt Thread", Thread.CurrentThread.Name);
- Console.WriteLine("{0} Status is:{1} In Interrupt Thread ", Thread.CurrentThread.Name, Thread.CurrentThread.ThreadState);
- }
- finally
- {
- Console.WriteLine("{0} Status is:{1} In Interrupt Thread", Thread.CurrentThread.Name, Thread.CurrentThread.ThreadState);
- }
- }
- }
- }
运行结果：
从结果中可以得到，调用Interrupt方法抛出的异常为：ThreadInterruptException, 以及当调用Interrupt方法后线程的状态应该是中断的， 但是从运行结果看此时的线程因为了Join,Sleep方法而唤醒了线程，为了进一步解释调用Interrupt方法的线程可以被唤醒， 我们可以在线程执行的方法中运用循环，如果线程可以唤醒，则输出结果中就一定会有循环的部分，然而调用Abort方法线程就直接终止，就不会有循环的部分，下面代码相信大家看后肯定会更加理解两个方法的区别的：
- using System;
- using System.Threading;
- namespace ConsoleApplication2
- {
- class Program
- {
- static void Main(string[] args)
- {
- Thread thread1 = new Thread(TestMethod);
- thread1.Start();
- Thread.Sleep(100);
- thread1.Interrupt();
- Thread.Sleep(3000);
- Console.WriteLine("after finnally block, the Thread1 status is:{0}", thread1.ThreadState);
- Console.Read();
- }
- private static void TestMethod()
- {
- for (int i = 0; i < 4; i++)
- {
- try
- {
- Thread.Sleep(2000);
- Console.WriteLine("Thread is Running");
- }
- catch (Exception e)
- {
- if (e != null)
- {
- Console.WriteLine("Exception {0} throw ", e.GetType().Name);
- }
- }
- finally
- {
- Console.WriteLine("Current Thread status is:{0} ", Thread.CurrentThread.ThreadState);
- }
- }
- }
- }
- }
运行结果为：
如果把上面的 thread1.Interrupt();改为 thread1.Abort(); 运行结果为：
二、线程池基础
首先，创建和销毁线程是一个要耗费大量时间的过程，另外，太多的线程也会浪费内存资源，所以通过Thread类来创建过多的线程反而有损于性能，为了改善这样的问题 ，.net中就引入了线程池。
线程池形象的表示就是存放应用程序中使用的线程的一个集合（就是放线程的地方，这样线程都放在一个地方就好管理了）。CLR初始化时，线程池中是没有线程的，在内部， 线程池维护了一个操作请求队列，当应用程序想执行一个异步操作时，就调用一个方法，就将一个任务放到线程池的队列中，线程池中代码从队列中提取任务，将这个任务委派给一个线程池线程去执行，当线程池线程完成任务时，线程不会被销毁，而是返回到线程池中，等待响应另一个请求。由于线程不被销毁， 这样就可以避免因为创建线程所产生的性能损失。
注意：通过线程池创建的线程默认为后台线程，优先级默认为Normal.
三、通过线程池的工作者线程实现异步
3.1 创建工作者线程的方法
public static bool QueueUserWorkItem (WaitCallback callBack);
public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callback, Object state);
这两个方法向线程池的队列添加一个工作项（work item）以及一个可选的状态数据。然后，这两个方法就会立即返回。
工作项其实就是由callback参数标识的一个方法，该方法将由线程池线程执行。同时写的回调方法必须匹配System.Threading.WaitCallback委托类型，定义为：
public delegate void WaitCallback(Object state);
下面演示如何通过线程池线程来实现异步调用：
- using System;
- using System.Threading;
- namespace ThreadPoolUse
- {
- 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);
- 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 ");
- }
- // 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());
- }
- }
- }
运行结果：
从结果中可以看出，线程池中的可用的工作者线程少了一个，用去执行回调方法了。
ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback callback,Object state) 方法可以把object对象作为参数传送到回调函数中,使用和ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback callback)的使用和类似，这里就不列出了。
3.2 协作式取消
.net Framework提供了取消操作的模式， 这个模式是协作式的。为了取消一个操作，首先必须创建一个System.Threading.CancellationTokenSource对象。
下面代码演示了协作式取消的使用，主要实现当用户在控制台敲下回车键后就停止数数方法。
- using System;
- using System.Collections.Generic;
- using System.Linq;
- using System.Text;
- using System.Threading;
- namespace ConsoleApplication3
- {
- 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();
- }
- 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());
- }
- }
- }
运行结果：
四、使用委托实现异步
通过调用ThreadPool的QueueUserWorkItem方法来来启动工作者线程非常方便，但委托WaitCallback指向的是带有一个参数的无返回值的方法，如果我们实际操作中需要有返回值，或者需要带有多个参数， 这时通过这样的方式就难以实现， 为了解决这样的问题，我们可以通过委托来建立工作这线程，
下面代码演示了使用委托如何实现异步：
- using System;
- using System.Threading;
- namespace Delegate
- {
- class Program
- {
- // 使用委托的实现的方式是使用了异步变成模型APM（Asynchronous Programming Model）
- // 自定义委托
- private delegate string MyTestdelegate();
- static void Main(string[] args)
- {
- ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
- PrintMessage("Main Thread Start");
- //实例化委托
- MyTestdelegate testdelegate = new MyTestdelegate(asyncMethod);
- // 异步调用委托
- IAsyncResult result = testdelegate.BeginInvoke(null, null);
- // 获取结果并打印出来
- string returndata = testdelegate.EndInvoke(result);
- Console.WriteLine(returndata);
- Console.ReadLine();
- }
- private static string asyncMethod()
- {
- Thread.Sleep(1000);
- PrintMessage("Asynchoronous Method");
- return "Method has completed";
- }
- // 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());
- }
- }
- }
运行结果：
五、任务
同样 任务的引入也是为了解决通过ThreadPool.QueueUserWorkItem中限制的问题，
下面代码演示通过任务来实现异步：
5.1 使用任务来实现异步
- using System;
- using System.Threading;
- using System.Threading.Tasks;
- namespace TaskUse
- {
- class Program
- {
- static void Main(string[] args)
- {
- ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
- PrintMessage("Main Thread Start");
- // 调用构造函数创建Task对象,
- Task<int> task = new Task<int>(n => asyncMethod((int)n), 10);
- // 启动任务
- task.Start();
- // 等待任务完成
- task.Wait();
- Console.WriteLine("The Method result is: "+task.Result);
- Console.ReadLine();
- }
- private static int asyncMethod(int n)
- {
- Thread.Sleep(1000);
- PrintMessage("Asynchoronous Method");
- int sum = 0;
- for (int i = 1; i < n; i++)
- {
- // 如果n太大，使用checked使下面代码抛出异常
- checked
- {
- sum += i;
- }
- }
- return sum;
- }
- // 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());
- }
- }
- }
运行结果：
5.2 取消任务
如果要取消任务， 同样可以使用一个CancellationTokenSource对象来取消一个Task.
下面代码演示了如何来取消一个任务：
- using System;
- using System.Threading;
- using System.Threading.Tasks;
- namespace TaskUse
- {
- class Program
- {
- static void Main(string[] args)
- {
- ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
- PrintMessage("Main Thread Start");
- CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
- // 调用构造函数创建Task对象,将一个CancellationToken传给Task构造器从而使Task和CancellationToken关联起来
- Task<int> task = new Task<int>(n => asyncMethod(cts.Token, (int)n), 10);
- // 启动任务
- task.Start();
- // 延迟取消任务
- Thread.Sleep(3000);
- // 取消任务
- cts.Cancel();
- Console.WriteLine("The Method result is: " + task.Result);
- Console.ReadLine();
- }
- private static int asyncMethod(CancellationToken ct, int n)
- {
- Thread.Sleep(1000);
- PrintMessage("Asynchoronous Method");
- int sum = 0;
- try
- {
- for (int i = 1; i < n; i++)
- {
- // 当CancellationTokenSource对象调用Cancel方法时，
- // 就会引起OperationCanceledException异常
- // 通过调用CancellationToken的ThrowIfCancellationRequested方法来定时检查操作是否已经取消，
- // 这个方法和CancellationToken的IsCancellationRequested属性类似
- ct.ThrowIfCancellationRequested();
- Thread.Sleep(500);
- // 如果n太大，使用checked使下面代码抛出异常
- checked
- {
- sum += i;
- }
- }
- }
- catch (Exception e)
- {
- Console.WriteLine("Exception is:" + e.GetType().Name);
- Console.WriteLine("Operation is Canceled");
- }
- return sum;
- }
- // 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());
- }
- }
- }
运行结果：
5.3 任务工厂
同样可以通过任务工厂TaskFactory类型来实现异步操作。
- using System;
- using System.Threading;
- using System.Threading.Tasks;
- namespace TaskFactory
- {
- class Program
- {
- static void Main(string[] args)
- {
- ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
- Task.Factory.StartNew(() => PrintMessage("Main Thread"));
- Console.Read();
- }
- // 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());
- }
- }
- }
运行结果：
六、小结
讲到这里CLR的工作者线程大致讲完了，希望也篇文章可以让大家对线程又有进一步的理解。在后面的一篇线程系列将谈谈CLR线程池的I/O线程。
本文转自LearningHard 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/learninghard/1034789，如需转载请自行联系原作者
