如何：使用线程池（C# 编程指南）

项目
09/04/2008

更新：2007 年 11 月

“线程池”是可以用来在后台执行多个任务的线程集合。（有关背景信息，请参见使用线程处理（C# 编程指南）。）这使主线程可以自由地异步执行其他任务。

线程池通常用于服务器应用程序。每个传入请求都将分配给线程池中的一个线程，因此可以异步处理请求，而不会占用主线程，也不会延迟后续请求的处理。

一旦池中的某个线程完成任务，它将返回到等待线程队列中，等待被再次使用。这种重用使应用程序可以避免为每个任务创建新线程的开销。

线程池通常具有最大线程数限制。如果所有线程都繁忙，则额外的任务将放入队列中，直到有线程可用时才能够得到处理。

您可以实现自己的线程池，但是通过 ThreadPool 类使用 .NET Framework 提供的线程池更容易一些。

下面的示例使用 .NET Framework 线程池计算 20 和 40 之间的十个数的 Fibonacci 结果。每个 Fibonacci 结果都由 Fibonacci 类表示，该类提供一种名为 ThreadPoolCallback 的方法来执行此计算。将创建表示每个 Fibonacci 值的对象，ThreadPoolCallback 方法将传递给 QueueUserWorkItem，它分配池中的一个可用线程来执行此方法。

由于为每个 Fibonacci 对象都提供了一个半随机值来进行计算，而且每个线程都将争用处理器时间，因此无法提前知道十个结果全部计算出来所需的时间。这就是为何会在构造期间为每个 Fibonacci 对象传递 ManualResetEvent 类的一个实例的原因。当计算完成时，每个对象都通知提供的事件对象，使主线程用 WaitAll 阻止执行，直到十个 Fibonacci 对象全部计算出了结果。然后 Main 方法将显示每个 Fibonacci 结果。

示例

using System;
using System.Threading;

public class Fibonacci
{
    public Fibonacci(int n, ManualResetEvent doneEvent)
    {
        _n = n;
        _doneEvent = doneEvent;
    }

    // Wrapper method for use with thread pool.
    public void ThreadPoolCallback(Object threadContext)
    {
        int threadIndex = (int)threadContext;
        Console.WriteLine("thread {0} started...", threadIndex);
        _fibOfN = Calculate(_n);
        Console.WriteLine("thread {0} result calculated...", threadIndex);
        _doneEvent.Set();
    }

    // Recursive method that calculates the Nth Fibonacci number.
    public int Calculate(int n)
    {
        if (n <= 1)
        {
            return n;
        }

        return Calculate(n - 1) + Calculate(n - 2);
    }

    public int N { get { return _n; } }
    private int _n;

    public int FibOfN { get { return _fibOfN; } }
    private int _fibOfN;

    private ManualResetEvent _doneEvent;
}

public class ThreadPoolExample
{
    static void Main()
    {
        const int FibonacciCalculations = 10;

        // One event is used for each Fibonacci object
        ManualResetEvent[] doneEvents = new ManualResetEvent[FibonacciCalculations];
        Fibonacci[] fibArray = new Fibonacci[FibonacciCalculations];
        Random r = new Random();

        // Configure and launch threads using ThreadPool:
        Console.WriteLine("launching {0} tasks...", FibonacciCalculations);
        for (int i = 0; i < FibonacciCalculations; i++)
        {
            doneEvents[i] = new ManualResetEvent(false);
            Fibonacci f = new Fibonacci(r.Next(20,40), doneEvents[i]);
            fibArray[i] = f;
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(f.ThreadPoolCallback, i);
        }

        // Wait for all threads in pool to calculation...
        WaitHandle.WaitAll(doneEvents);
        Console.WriteLine("All calculations are complete.");

        // Display the results...
        for (int i= 0; i<FibonacciCalculations; i++)
        {
            Fibonacci f = fibArray[i];
            Console.WriteLine("Fibonacci({0}) = {1}", f.N, f.FibOfN);
        }
    }
}

输出如下：

launching 10 tasks...
result calculated...
result calculated...
result calculated...
result calculated...
result calculated...
result calculated...
result calculated...
result calculated...
result calculated...
result calculated...
all calculations complete
Fibonacci(22) = 17711
Fibonacci(25) = 75025
Fibonacci(32) = 2178309
Fibonacci(36) = 14930352
Fibonacci(32) = 2178309
Fibonacci(26) = 121393
Fibonacci(35) = 9227465
Fibonacci(23) = 28657
Fibonacci(39) = 63245986
Fibonacci(22) = 17711

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