本笔记摘抄自：https://www.cnblogs.com/zhili/archive/2012/07/18/ThreadPool.html，记录一下学习过程以备后续查用。
一、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，其次，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，将一个任务放到线程池
的队列中，线程池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。
MSDN表述：
“线程池经常用在服务器应用程序中，每一个新进来的需求被分配给一个线程池中的线程，这样该需求能被异步的执行，没有阻碍主线程或推迟后继需求的处理。”
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。
二、通过线程池的工作者线程实现异步
2.1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：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
#region 通过线程池的工作者线程实现异步
//设置线程池中工作者线程最大数量为1000，I/O线程最大数量为1000。
ThreadPool.SetMaxThreads(, );
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();
#endregion
} /// <summary>
/// 打印线程池信息
/// </summary>
/// <param name="data"></param>
private static void PrintMessage(string data)
{
//获得线程池中可用的工作者线程数量及I/O线程数量
ThreadPool.GetAvailableThreads(out int workThreadNumber, out int 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());
} /// <summary>
/// 异步方法：必须匹配WaitCallback委托
/// </summary>
/// <param name="state"></param>
private static void AsyncMethod(object state)
{
Thread.Sleep();
PrintMessage("Asynchoronous method.");
Console.WriteLine("Asynchoronous thread has worked.");
}
}
运行结果如下：
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，使用方法与
ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback callback)类似，这里就不列出了。
2.2 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。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
#region 协作式取消
ThreadPool.SetMaxThreads(, );
Console.WriteLine("Main thread run.");
PrintMessage("Start");
Run();
Console.ReadKey();
#endregion
} /// <summary>
/// 打印线程池信息
/// </summary>
/// <param name="data"></param>
private static void PrintMessage(string data)
{
//获得线程池中可用的工作者线程数量及I/O线程数量
ThreadPool.GetAvailableThreads(out int workThreadNumber, out int 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());
} /// <summary>
/// 运行工作者线程(包含协作式取消)
/// </summary>
private static void Run()
{
CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource(); //这里是用Lambda表达式的写法，效果一样。
//ThreadPool.QueueUserWorkItem(obj => 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();
} /// <summary>
/// 回调函数
/// </summary>
/// <param name="state"></param>
private static void Callback(object state)
{
Thread.Sleep();
PrintMessage("Asynchoronous method start.");
CancellationToken token = (CancellationToken)state;
Count(token, );
} /// <summary>
/// 数数
/// </summary>
/// <param name="token"></param>
/// <param name="countTo"></param>
private static void Count(CancellationToken token, int countTo)
{
for (int i = 1; i <= countTo; i++)
{
if (token.IsCancellationRequested)
{
Console.WriteLine("Count is canceled.");
break;
} Console.WriteLine(i);
Thread.Sleep();
}
Console.WriteLine("Count has done.");
}
}
运行结果如下：
三、使用委托实现异步
涉及术语解释--异步编程模型：
APM 异步编程模型(Asynchronous Programming Model)
EAP 基于事件的异步编程模式(Event-based Asynchronous Pattern)
TAP 基于任务的异步编程模式(Task-based Asynchronous Pattern)
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了。 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。
下面代码演示使用委托实现异步：
class Program
{
//使用委托实现异步，是使用了异步编程模型APM。
private delegate string ThreadDelegate(); static void Main(string[] args)
{
#region 使用委托实现异步
ThreadPool.SetMaxThreads(, );
PrintMessage("Main thread start."); //实例化委托
ThreadDelegate threadDelegate = new ThreadDelegate(AsyncMethod);
//异步调用委托
IAsyncResult result = threadDelegate.BeginInvoke(null, null);
//获取结果并打印
string returnData = threadDelegate.EndInvoke(result);
Console.WriteLine(returnData);
Console.ReadLine();
#endregion
} /// <summary>
/// 打印线程池信息
/// </summary>
/// <param name="data"></param>
private static void PrintMessage(string data)
{
//获得线程池中可用的工作者线程数量及I/O线程数量
ThreadPool.GetAvailableThreads(out int workThreadNumber, out int 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());
} /// <summary>
/// 异步方法
/// </summary>
/// <returns></returns>
private static string AsyncMethod()
{
Thread.Sleep();
PrintMessage("Asynchoronous method.");
return "Method has completed.";
}
}
运行结果如下：
四、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。
4.1 使用任务来实现异步
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
#region 使用任务实现异步
ThreadPool.SetMaxThreads(, );
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), ); //启动任务
task.Start();
//等待任务完成
task.Wait();
Console.WriteLine("The method result is: " + task.Result);
Console.ReadLine();
#endregion
} /// <summary>
/// 打印线程池信息
/// </summary>
/// <param name="data"></param>
private static void PrintMessage(string data)
{
//获得线程池中可用的工作者线程数量及I/O线程数量
ThreadPool.GetAvailableThreads(out int workThreadNumber, out int 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());
} /// <summary>
/// 异步方法
/// </summary>
/// <param name="n"></param>
/// <returns></returns>
private static int AsyncMethod(int n)
{
Thread.Sleep();
PrintMessage("Asynchoronous method."); int sum = ;
for (int i = ; i < n; i++)
{
//运算溢出检查
checked
{
sum += i;
}
} return sum;
}
}
运行结果如下：
4.2 取消任务
如果要取消任务， 同样也可以CancellationTokenSource对象来取消。
下面代码演示取消一个任务：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
#region 取消任务
ThreadPool.SetMaxThreads(, );
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), ); //启动任务
task.Start();
//延迟取消任务
Thread.Sleep(); //取消任务
cts.Cancel();
Console.WriteLine("The method result is: " + task.Result);
Console.ReadLine();
#endregion
} /// <summary>
/// 打印线程池信息
/// </summary>
/// <param name="data"></param>
private static void PrintMessage(string data)
{
//获得线程池中可用的工作者线程数量及I/O线程数量
ThreadPool.GetAvailableThreads(out int workThreadNumber, out int 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());
} /// <summary>
/// 异步方法
/// </summary>
/// <param name="ct"></param>
/// <param name="n"></param>
/// <returns></returns>
private static int AsyncMethod(CancellationToken ct, int n)
{
Thread.Sleep();
PrintMessage("Asynchoronous method."); int sum = ;
try
{
for (int i = ; 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();
//运算溢出检查
checked
{
sum += i;
}
}
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine("Exception is:" + e.GetType().Name);
Console.WriteLine("Operation is canceled.");
} return sum;
}
}
运算结果如下：
4.3 使用任务工厂实现异步操作
同样也可以通过任务工厂TaskFactory类型来实现异步操作。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
#region 使用任务工厂实现异步
ThreadPool.SetMaxThreads(, );
Task.Factory.StartNew(() => PrintMessage("Main thread."));
Console.Read();
#endregion
} /// <summary>
/// 打印线程池信息
/// </summary>
/// <param name="data"></param>
private static void PrintMessage(string data)
{
//获得线程池中可用的工作者线程数量及I/O线程数量
ThreadPool.GetAvailableThreads(out int workThreadNumber, out int 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());
}
}
运行结果如下：
