《CLR via C#》读书笔记之计算限制的异步操作

2014-07-06

26.1 CLR线程池基础

如25章所述，创建和销毁线程是一个比较昂贵的操作：

太多的线程也会浪费内存资源。
由于操作系统必须调度可运行的线程并执行上下文切换，所以太多的线程还有损于性能。

为了改善这个情况，CLR使用了代码来管理它自己的线程池。可将线程池想像成可由你的应用程序使用的一个线程集合。每个进程都有一个线程池，它在各个应用程序域(AppDomain)是共享的.

线程池是如何工作的：

CLR初始化时，线程池是没有线程的。在内部，线程池维护了一个操作请求队列。应用程序想执行一个异步操作时，就调用某个方法，将一个记录项(entry)追加到线程池的队列中。线程池的代码从这个队列中提取记录项，将这个记录项派遣(dispatch)给一个线程池线程。如果线程池中没有线程，就创建新的线程。创建线程要产生一定的性能损失。然而，当线程池完成任务后，线程不会被销毁。相反，线程会返回线程池，在那里进入空闲状态，等待响应另一个请求。由于线程不销毁自身，所以不再产生额外的性能损失。
如果你的应用程序向线程池发出许多请求，线程池会尝试只用一个线程来服务所有的请求。然而，如果你的应用程序发出请求的速度超过了线程池处理它们的速度，就会创建额外的线程。最终，你的应用程序所有请求都可能有少量的线程处理，所有线程池不必创建大量的线程。
如果你的应用程序停止向线程池发出请求，池中含有大量空闲的线程。这是对内存资源的一种浪费。所以，当一个线程池线程空闲一段时间以后，线程会自己醒来终止自己以释放资源。

在内部，线程池将自己的线程划分为工作者(Worker)线程和I/O线程。应用程序要求线程池执行一个异步的计算限制操作时(这个操作可能发起一个I/O限制的操作)，使用的就是工作者线程。I/O线程用于通知你的代码一个异步I/O限制操作已经完成，具体的说，这意味着使用"异步编程模型"发出I/O请求，比如访问文件、网络服务器、数据库等等。

26.2 执行简单的计算限制操作

将一个异步的、计算限制的操作放到一个线程池的队列中，通常可以调用ThreadPool类定义的以下方法之一：

1 static Boolean QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack);
2 static Boolean QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack,Object state);

这些方法向线程池的队列中添加一个"工作项"(work item)以及可选的状态数据，如果此方法成功排队，则为 true；如果无法将该工作项排队，则引发 OutOfMemoryException。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调用。可通过state实参(状态数据)向方法传递一个参数。无state参数的那个版本的QueueUserWorkItem则向回调方法传递null。最终，池中的某个线程会处理工作项，造成你指定的方法被调用。你写的回调方法必须匹配System.Threading.WaitCallBack委托类型，它的定义如下：

delegate void WaitCallback(Object state);

注意：WaitCallback委托、TimerCallback委托（在本章26.8节“执行时计算限制操作”中讨论）和ParameterizedThreadStart委托（在第25章“线程基础”中讨论）是完全一致的。因此，只要定义一个和该签名匹配的方法后，使用ThreadPool.QueueUserWorkItem方法，使用System.Threading.Timer对象，或着使用System.Threading.Thread对象，都一个调用这个方法。

以下演示了如何让一个线程池线程以异步方式调用一个方法:

 1 using System;
 2 using System.Threading;    
 3     class Program
 4     {
 5         static void Main(string[] args)
 6         {
 7             Console.WriteLine("Main thread: queuing an asynchronous operation");
 8             ThreadPool.QueueUserWorkItem(ComputeBoundOp, 5);
 9             Console.WriteLine("Main thread: Doing other work here...");
10             Thread.Sleep(10000);  // 模拟其它工作 (10 秒钟)
11             //Console.ReadLine();
12         }
13  
14         // 这是一个回调方法，必须和WaitCallBack委托签名一致
15         private static void ComputeBoundOp(Object state)
16         {
17             // 这个方法通过线程池中线程执行
18             Console.WriteLine("In ComputeBoundOp: state={0}", state);
19             Thread.Sleep(1000);  // 模拟其它工作 (1 秒钟)
20  
21             // 这个方法返回后，线程回到线程池，等待其他任务
22         }
23     }

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