CLR线程池并不会在CLR初始化时立即建立线程，而是在应用程序要创建线程来运行任务时，线程池才初始化一个线程。
线程池初始化时是没有线程的，线程池里的线程的初始化与其他线程一样，但是在完成任务以后，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。
通过CLR线程池所建立的线程总是默认为后台线程，优先级数为ThreadPriority.Normal。
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，通常用于计算密集的任务。
- I/O(Input/Output)线程主要用于与外部系统交互信息，如输入输出，CPU仅需在任务开始的时候，将任务的参数传递给设备，然后启动硬件设备即可。等任务完成的时候，CPU收到一个通知，一般来说是一个硬件的中断信号，此时CPU继续后继的处理工作。在处理过程中，CPU是不必完全参与处理过程的，如果正在运行的线程不交出CPU的控制权，那么线程也只能处于等待状态，即使操作系统将当前的CPU调度给其他线程，此时线程所占用的空间还是被占用，而并没有CPU处理这个线程，可能出现线程资源浪费的问题。如果这是一个网络服务程序，每一个网络连接都使用一个线程管理，可能出现大量线程都在等待网络通信，随着网络连接的不断增加，处于等待状态的线程将会很消耗尽所有的内存资源。可以考虑使用线程池解决这个问题。
线程池的最大值一般默认为1000、2000。当大于此数目的请求时，将保持排队状态，直到线程池里有线程可用。
使用CLR线程池的工作者线程一般有两种方式：
- 通过ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法；
- 通过委托；
要注意，不论是通过ThreadPool.QueueUserWorkItem()还是委托，调用的都是线程池里的线程。
通过以下两个方法可以读取和设置CLR线程池中工作者线程与I/O线程的最大线程数。
- ThreadPool.GetMax(out in workerThreads,out int completionPortThreads)；
- ThreadPool.SetMax(int workerThreads,int completionPortThreads)；
若想测试线程池中有多少线程正在投入使用，可以通过ThreadPool.GetAvailableThreads(out in workThreads,out int conoletionPortThreads)方法。
| 方法 | 说明 |
| GetAvailableThreads | 剩余空闲线程数 |
| GetMaxThreads | 最多可用线程数，所有大于此数目的请求将保持排队状态，直到线程池线程变为可用 |
| GetMinThreads | 检索线程池在新请求预测中维护的空闲线程数 |
| QueueUserWorkItem | 启动线程池里得一个线程(队列的方式，如线程池暂时没空闲线程，则进入队列排队) |
| SetMaxThreads | 设置线程池中的最大线程数 |
| SetMinThreads | 设置线程池最少需要保留的线程数 |
我们可以使用线程池来解决上面的大部分问题，跟使用单个线程相比，使用线程池有如下优点：
1、缩短应用程序的响应时间。因为在线程池中有线程的线程处于等待分配任务状态（只要没有超过线程池的最大上限），无需创建线程。
2、不必管理和维护生存周期短暂的线程，不用在创建时为其分配资源，在其执行完任务之后释放资源。
3、线程池会根据当前系统特点对池内的线程进行优化处理。
总之使用线程池的作用就是减少创建和销毁线程的系统开销。在.NET中有一个线程的类ThreadPool，它提供了线程池的管理。
ThreadPool是一个静态类，它没有构造函数，对外提供的函数也全部是静态的。其中有一个QueueUserWorkItem方法，它有两种重载形式，如下：
public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack):将方法排入队列以便执行。此方法在有线程池线程变得可用时执行。
public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack,Object state):将方法排入队列以便执行，并指定包含该方法所用数据的对象。此方法在有线程池线程变得可用时执行。
QueueUserWorkItem方法中使用的的WaitCallback参数表示一个delegate，它的声明如下：
public delegate void WaitCallback(Object state)
如果需要传递任务信息可以利用WaitCallback中的state参数，类似于ParameterizedThreadStart委托。
下面是一个ThreadPool的例子，代码如下：
using System;
using System.Collections;
using System.ComponentModel;
using System.Diagnostics;
using System.Threading; namespace ConsoleApp1
{
class ThreadPoolDemo
{
public ThreadPoolDemo()
{
} public void Work()
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(CountProcess));
ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(GetEnvironmentVariables));
}
/// <summary>
/// 统计当前正在运行的系统进程信息
/// </summary>
/// <param name="state"></param>
private void CountProcess(object state)
{
Process[] processes = Process.GetProcesses();
foreach (Process p in processes)
{
try
{
Console.WriteLine("进程信息:Id:{0},ProcessName:{1},StartTime:{2}", p.Id, p.ProcessName, p.StartTime);
}
catch (Win32Exception e)
{
Console.WriteLine("ProcessName:{0}", p.ProcessName);
}
finally
{
}
}
Console.WriteLine("获取进程信息完毕。");
}
/// <summary>
/// 获取当前机器系统变量设置
/// </summary>
/// <param name="state"></param>
public void GetEnvironmentVariables(object state)
{
IDictionary list = System.Environment.GetEnvironmentVariables();
foreach (DictionaryEntry item in list)
{
Console.WriteLine("系统变量信息:key={0},value={1}", item.Key, item.Value);
}
Console.WriteLine("获取系统变量信息完毕。");
}
}
}
ThreadPoolDemo
using System;
using System.Threading; namespace ConsoleApp1
{ class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ThreadPoolDemo tpd1 = new ThreadPoolDemo();
tpd1.Work();
Thread.Sleep();
Console.WriteLine("OK");
Console.ReadLine();
}
}
}
Program
利用ThreadPool调用工作线程和IO线程的范例
using System;
using System.Collections;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Threading; namespace ConsoleApp1
{ 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(, );
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);
asyncWriteFile();
Console.Read();
} // 方法必须匹配WaitCallback委托
private static void asyncMethod(object state)
{
Thread.Sleep();
PrintMessage("Asynchoronous Method");
Console.WriteLine("Asynchoronous thread has worked ");
} #region 异步读取文件模块
private static void asyncReadFile()
{
byte[] byteData = new byte[];
FileStream stream = new FileStream(@"D:\123.txt", FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite, FileShare.ReadWrite, , true);
//把FileStream对象，byte[]对象，长度等有关数据绑定到FileDate对象中，以附带属性方式送到回调函数
Hashtable ht = new Hashtable();
ht.Add("Length", (int)stream.Length);
ht.Add("Stream", stream);
ht.Add("ByteData", byteData); //启动异步读取,倒数第二个参数是指定回调函数，倒数第一个参数是传入回调函数中的参数
stream.BeginRead(byteData, , (int)ht["Length"], new AsyncCallback(Completed), ht);
PrintMessage("asyncReadFile Method");
} //实际参数就是回调函数
static void Completed(IAsyncResult result)
{
Thread.Sleep();
PrintMessage("asyncReadFile Completed Method");
//参数result实际上就是Hashtable对象，以FileStream.EndRead完成异步读取
Hashtable ht = (Hashtable)result.AsyncState;
FileStream stream = (FileStream)ht["Stream"];
int length = stream.EndRead(result);
stream.Close();
string str = Encoding.UTF8.GetString(ht["ByteData"] as byte[]);
Console.WriteLine(str);
stream.Close();
}
#endregion #region 异步写入文件模块
//异步写入模块
private static void asyncWriteFile()
{
//文件名 文件创建方式 文件权限 文件进程共享 缓冲区大小为1024 是否启动异步I/O线程为true
FileStream stream = new FileStream(@"D:\123.txt", FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite, FileShare.ReadWrite, , true);
//这里要注意，如果写入的字符串很小，则.Net会使用辅助线程写，因为这样比较快
byte[] bytes = Encoding.UTF8.GetBytes("你在他乡还好吗？");
//异步写入开始，倒数第二个参数指定回调函数，最后一个参数将自身传到回调函数里，用于结束异步线程
stream.BeginWrite(bytes, , (int)bytes.Length, new AsyncCallback(Callback), stream);
PrintMessage("AsyncWriteFile Method");
} static void Callback(IAsyncResult result)
{
//显示线程池现状
Thread.Sleep();
PrintMessage("AsyncWriteFile Callback Method");
//通过result.AsyncState再强制转换为FileStream就能够获取FileStream对象，用于结束异步写入
FileStream stream = (FileStream)result.AsyncState;
stream.EndWrite(result);
stream.Flush();
stream.Close();
asyncReadFile();
}
#endregion // 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());
}
}
}
Program
线程池中放入异步操作
using System;
using System.Threading; namespace ConsoleApp1
{ class Program
{
private static void AsyncOperation(object state)
{
Console.WriteLine("Operation state: {0}", state ?? "(null)");
Console.WriteLine("Worker thread id: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds());
} static void Main(string[] args)
{
const int x = ;
const int y = ;
const string lambdaState = "lambda state 2"; ThreadPool.QueueUserWorkItem(AsyncOperation);
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds()); ThreadPool.QueueUserWorkItem(AsyncOperation, "async state");
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds()); ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => {
Console.WriteLine("Operation state: {0}", state);
Console.WriteLine("Worker thread id: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds());
}, "lambda state"); ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ =>
{
Console.WriteLine("Operation state: {0}, {1}", x + y, lambdaState);
Console.WriteLine("Worker thread id: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds());
}, "lambda state"); Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds());
}
}
}
Program
线程池同步操作
using System;
using System.Threading; namespace ConsoleApp1
{
class ThreadPoolDemo
{
static object lockobj = new object();
static int Count = ;
ManualResetEvent manualEvent;
public ThreadPoolDemo(ManualResetEvent manualEvent)
{
this.manualEvent = manualEvent;
}
public void DisplayNumber(object a)
{ lock (lockobj)
{
Count++;
Console.WriteLine("当前运算结果:{0},Count={1},当前子线程id:{2} 的状态:{3}", a, Count, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.ThreadState);
}
//Console.WriteLine("当前运算结果:{0}", a);
//Console.WriteLine("当前运算结果:{0},当前子线程id:{1} 的状态:{2}", a,Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.ThreadState);
//这里是方法执行时间的模拟，如果注释该行代码，就能看出线程池的功能了
Thread.Sleep();
//Console.WriteLine("当前运算结果:{0},Count={1},当前子线程id:{2} 的状态:{3}", a, Count, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.ThreadState);
//这里是释放共享锁，让其他线程进入
manualEvent.Set(); }
}
}
ThreadPoolDemo
using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading; namespace ConsoleApp1
{ class Program
{
//设定任务数量
static int count = ;
static void Main(string[] args)
{
//让线程池执行5个任务所以也为每个任务加上这个对象保持同步
ManualResetEvent[] events = new ManualResetEvent[count];
Console.WriteLine("当前主线程id:{0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId); Stopwatch sw = new Stopwatch();
sw.Start();
NoThreadPool(count);
sw.Stop();
Console.WriteLine("Execution time using threads: {0}", sw.ElapsedMilliseconds); sw.Reset();
sw.Start();
//循环每个任务
for (int i = ; i < count; i++)
{
//实例化同步工具
events[i] = new ManualResetEvent(false);
//Test在这里就是任务类，将同步工具的引用传入能保证共享区内每次只有一个线程进入
ThreadPoolDemo tst = new ThreadPoolDemo(events[i]);
//Thread.Sleep(200);
//将任务放入线程池中，让线程池中的线程执行该任务
ThreadPool.QueueUserWorkItem(tst.DisplayNumber, i);
}
//注意这里，设定WaitAll是为了阻塞调用线程（主线程），让其余线程先执行完毕，
//其中每个任务完成后调用其set()方法(收到信号),当所有
//的任务都收到信号后，执行完毕，将控制权再次交回调用线程（这里的主线程）
ManualResetEvent.WaitAll(events);
sw.Stop();
Console.WriteLine("Execution time using threads: {0}", sw.ElapsedMilliseconds);
//Console.WriteLine("所有任务做完！");
Console.ReadKey();
} static void NoThreadPool(int count)
{
for (int i = ; i < count; i++)
{
Thread.Sleep();
Console.WriteLine("当前运算结果:{0},Count={1},当前子线程id:{2} 的状态:{3}", i, i + , Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.ThreadState);
}
} }
}
Program
线程池中的取消操作
using System;
using System.Threading; namespace ConsoleApp1
{ class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ThreadPool.SetMaxThreads(, );
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();
Console.ReadLine();
} private static void callback(object state)
{
Thread.Sleep();
PrintMessage("Asynchoronous Method Start");
CancellationToken token = (CancellationToken)state;
Count(token, );
} // 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 = ; i < countto; i++)
{
if (token.IsCancellationRequested)
{
Console.WriteLine("Count is canceled");
break;
} Console.WriteLine(i);
Thread.Sleep();
} 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());
}
}
}
Program
Thread与ThreadPool的一个性能比较
using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading; namespace ConsoleApp1
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
const int numberOfOperations = ;
var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
UseThreads(numberOfOperations);
sw.Stop();
Console.WriteLine("Execution time using threads: {0}", sw.ElapsedMilliseconds); sw.Reset();
sw.Start();
UseThreadPool(numberOfOperations);
sw.Stop();
Console.WriteLine("Execution time using threadPool: {0}", sw.ElapsedMilliseconds);
} static void UseThreads(int numberOfOperations)
{
using (var countdown = new CountdownEvent(numberOfOperations))
{
Console.WriteLine("Scheduling work by creating threads");
for (int i = ; i < numberOfOperations; i++)
{
var thread = new Thread(() => {
Console.Write("{0},", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.1));
countdown.Signal();
});
thread.Start();
}
countdown.Wait();
Console.WriteLine();
}
} static void UseThreadPool(int numberOfOperations)
{
using (var countdown = new CountdownEvent(numberOfOperations))
{
Console.WriteLine("Starting work on a threadpool");
for (int i = ; i < numberOfOperations; i++)
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ => {
Console.Write("{0},", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.1));
countdown.Signal();
});
}
countdown.Wait();
Console.WriteLine();
}
}
}
}
Program