独立线程池的效应及IO线程池,使用线程池管理线程

线程池概述

由系统一保险证的包容线程的容器,由CLLAND控制的全部AppDomain共享。线程池可用以执行职务、发送工作项、处理异步
I/O、代表任何线程等待以及处理计时器。

 

独立线程池

异步编制程序:使用线程池管理线程,异步线程

异步编制程序:使用线程池管理线程

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 从此图中我们会发现 .NET 与C#
的每一个版本宣布都以有3个“宗旨”。即:C#1.0托管代码→C#2.0泛型→C#3.0LINQ→C#4.0动态语言→C#5.0异步编制程序。将来本身为新型版本的“异步编制程序”焦点写类别分享,期待你的查阅及点评。

 

今后的应用程序越来越复杂,我们日常需求采用《异步编制程序:线程概述及应用》中涉及的多线程技术来提升应用程序的响应速度。这时大家反复的创办和销毁线程来让应用程序快捷响应操作,那往往的成立和销毁无疑会降低应用程序品质,大家能够引入缓存机制消除那个标题,此缓存机制亟待消除如:缓存的轻重缓急难点、排队执行职务、调度空闲线程、按需创建新线程及销毁多余空闲线程……最近微软已经为大家提供了现成的缓存机制:线程池

        
线程池原自于对象池,在事无巨细表达明线程池前让大家先来打听下何为对象池。

流程图:

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         对于对象池的清理经常设计二种方法:

1)         手动清理,即主动调用清理的格局。

2)         自动清理,即透过System.Threading.Timer来达成定时清理。

 

重要实现代码:

 

  亚洲必赢官网 3public
sealed class ObjectPool<T> where T : ICacheObjectProxy<T> {
// 最大体量 private Int32 m_maxPoolCount = 30; // 最小体量 private
Int32 m_minPoolCount = 5; // 已存体积 private Int32 m_currentCount; //
空闲+被用 对象列表 private Hashtable m_listObjects; // 最大空闲时间
private int maxIdleTime = 120; // 定时清理对象池目的 private Timer timer
= null; /// <summary> /// 创造对象池 /// </summary> ///
<param name=”maxPoolCount”>最小体量</param> /// <param
name=”minPoolCount”>最大体量</param> /// <param
name=”create_params”>待创立的其实指标的参数</param> public
ObjectPool(Int32 maxPoolCount, Int32 minPoolCount, Object[]独立线程池的效应及IO线程池,使用线程池管理线程。
create_params){ } /// <summary> /// 获取一个对象实例 ///
</summary> ///
<returns>重临内部实际指标,若重回null则线程池已满</returns>
public T GetOne(){ } /// <summary> /// 释放该指标池 ///
</summary> public void Dispose(){ } /// <summary> ///
将对象池中钦点的靶子重置并设置为空闲状态 /// </summary> public
void ReturnOne(T obj){ } /// <summary> /// 手动清理对象池 ///
</summary> public void 马努alReleaseObject(){ } ///
<summary> /// 自动清理对象池(对超越 最小体积 的空余对象开始展览自由)
/// </summary> private void AutoReleaseObject(Object obj){ } }
达成的重要代码

 

经过对“对象池”的1个大体会认识识能帮大家更快通晓线程池。

 

线程池ThreadPool类详解

ThreadPool静态类,为应用程序提供一个由系统一管理理的援助线程池,从而使您能够集中精力于应用程序职务而不是线程管理。每一个进度都有贰个线程池,2个Process中不得不有3个实例,它在一一应用程序域(AppDomain)是共享的。

在其间,线程池将协调的线程划分工我线程(协理线程)和I/O线程。前者用于实践日常的操作,后者专用于异步IO,比如文件和互联网请求,注意,分类并不表达三种线程本人有反差,内部依然是一模一样的。

亚洲必赢官网 4public
static class ThreadPool { //
将操作系统句柄绑定到System.Threading.ThreadPool。 public static bool
BindHandle(SafeHandle osHandle); //
检索由ThreadPool.Get马克斯Threads(Int32,Int32)方法再次来到的最大线程池线程数和近日活动线程数之间的差值。
public static void GetAvailableThreads(out int workerThreads , out int
completionPortThreads); //
设置和搜索能够同时处于活动状态的线程池请求的数码。 //
全部大于此数量的呼吁将维持排队状态,直到线程池线程变为可用。 public
static bool Set马克斯Threads(int workerThreads, int completionPortThreads);
public static void Get马克斯Threads(out int workerThreads, out int
completionPortThreads); //
设置和检索线程池在新请求预测中尊崇的空闲线程数。 public static bool
SetMinThreads(int workerThreads, int completionPortThreads); public
static void GetMinThreads(out int workerThreads, out int
completionPortThreads); //
将艺术排入队列以便执行,并钦定包罗该措施所用数据的对象。此措施在有线程池线程变得可用时实施。
public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack, object
state); // 将重叠的 I/O 操作排队以便执行。借使成功地将此操作排队到 I/O
实现端口,则为 true;不然为 false。 //
参数overlapped:要排队的System.Threading.NativeOverlapped结构。 public
static bool UnsafeQueueNativeOverlapped(NativeOverlapped* overlapped);
// 将点名的委托排队到线程池,但不会将调用堆栈传播到劳引力线程。 public
static bool UnsafeQueueUserWorkItem(WaitCallback callBack, object
state); // 注册3个等候Threading.WaitHandle的寄托,并钦点三个 3三个人有记号整数来表示超时值(以飞秒为单位)。 // executeOnlyOnce假若为
true,表示在调用了寄托后,线程将不再在waitObject参数上伺机; // 假若为
false,表示每一回落成等待操作后都重置计时器,直到撤废等待。 public static
RegisteredWaitHandle RegisterWaitForSingleObject( WaitHandle waitObject
, WaitOr提姆erCallback callBack, object state, Int
millisecondsTimeOutInterval, bool executeOnlyOnce); public static
RegisteredWaitHandle UnsafeRegisterWaitForSingleObject( WaitHandle
waitObject , WaitOrTimerCallback callBack , object state , int
millisecondsTimeOutInterval , bool executeOnlyOnce); …… } ThreadPool

1)         使用GetMaxThreads()和Set马克斯Threads()获取和设置最大线程数

可排队到线程池的操作数仅受内部存储器的限量;而线程池限制进度中得以同时处于活动状态的线程数(私下认可情状下,限制每个CPU 能够利用 25 个工小编线程和 1,000 个 I/O 线程(依照机器CPU个数和.net
framework版本的区别,这个多少或然会有生成)),全体大于此数据的伏乞将保持排队意况,直到线程池线程变为可用。

不提出更改线程池中的最大线程数:

a)        
将线程池大小设置得太大,只怕会造成更频仍的执行上下文切换及深化财富的争用意况。

b)        
其实FileStream的异步读写,异步发送接受Web请求,System.Threading.Timer定时器,甚至动用delegate的beginInvoke都会暗中认可调用
ThreadPool,也正是说不仅你的代码可能采纳到线程池,框架之中也恐怕使用到。

c)        
一个利用程序池是1个独自的进度,拥有三个线程池,应用程序池中能够有四个WebApplication,每一种运维在2个独立的AppDomain中,那个WebApplication公用四个线程池。

 

2)         使用GetMinThreads()和SetMinThreads()获取和安装最小空闲线程数

为制止向线程分配不须要的仓库空间,线程池遵照一定的时日距离成立新的空余线程(该区间为半秒)。所以如若最小空闲线程数设置的过小,在长时间内执行大气职分会因为创制新空闲线程的内置延迟导致质量瓶颈。最小空闲线程数暗中同意值等于机械上的CPU核数,并且不建议改变最小空闲线程数。

在开发银行线程池时,线程池具有1个松开延迟,用于启用最小空闲线程数,以增加应用程序的吞吐量。

在线程池运转中,对于执行完任务的线程池线程,不会立即销毁,而是重返到线程池,线程池会维护最小的空闲线程数(固然应用程序全数线程都以悠闲状态),以便队列职分能够立即运行。超越此最小数目标空余线程一段时间没事做后会自身醒来终止自个儿,以节省系统财富。

3)         静态方法GetAvailableThreads()

透过静态方法GetAvailableThreads()重返的线程池线程的最大数据和当下移动数量之间的差值,即获取线程池中当前可用的线程数目

4)         三个参数

方法Get马克斯Threads()、Set马克斯Threads()、GetMinThreads()、SetMinThreads()、GetAvailableThreads()钧包罗四个参数。参数workerThreads指工作者线程;参数completionPortThreads指异步
I/O 线程。

由此调用 ThreadPool.QueueUserWorkItem 并传递 WaitCallback
委托来使用线程池。也得以经过应用 ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject
并传递 WaitHandle(在向其发出信号或过期时,它将引发对由
WaitOrTimerCallback
委托包装的艺术的调用)来将与等待操作相关的办事项排队到线程池中。若要废除等待操作(即不再执行WaitOrTimerCallback委托),可调用RegisterWaitForSingleObject()方法再次来到的RegisteredWaitHandle的
Unregister 方法。

尽管您领略调用方的堆栈与在排队职分履行时期举行的有着平安全检查查不相干,则还足以利用不安全的方法
ThreadPool.UnsafeQueueUserWorkItem 和
ThreadPool.UnsafeRegisterWaitForSingleObject。QueueUserWorkItem 和
RegisterWaitForSingleObject
都会捕获调用方的堆栈,此堆栈将在线程池线程起首施行职责时合并到线程池线程的库房中。即使急需开始展览安检,则必须检查整个堆栈,但它还怀有一定的天性开支。使用“不安全的”方法调用并不会提供相对的平安,但它会提供更好的品质。

让二个线程不鲜明地守候三个根本对象进入可用状态,那对线程的内部存款和储蓄器财富来说是一种浪费。ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject()为咱们提供了一种艺术:在四个基石对象变得可用的时候调用二个措施。

动用需注意:

1)         WaitOrTimerCallback委托参数,该信托接受叁个名为timeOut的Boolean参数。就算 WaitHandle 在内定时间内没有吸收信号(即,超时),则为true,不然为 false。回调方法能够依照timeOut的值来针对地采纳措施。

2)         名为executeOnlyOnce的Boolean参数。传true则表示线程池线程只举行回调方法三次;若传false则象征内核对象每一趟收到信号,线程池线程都会执行回调方法。等待2个AutoResetEvent对象时,这一个效果尤为有用。

3)         RegisterWaitForSingleObject()方法重返3个RegisteredWaitHandle对象的引用。这一个目的标识了线程池正在它上边等待的根本对象。大家能够调用它的Unregister(WaitHandle
waitObject)方法撤销由RegisterWaitForSingleObject()注册的守候操作(即WaitOrTimerCallback委托不再执行)。Unregister(WaitHandle
waitObject)的WaitHandle参数表示成功撤销注册的等待操作后线程池会向此目的发出信号(set()),若不想接受此公告可以传递null。

         示例:

亚洲必赢官网 5private
static void Example_RegisterWaitForSingleObject() { //
加endWaitHandle的由来:要是进行过快退出办法会促成有的事物被放出,造成排队的职分不能够实施,原因还在研商AutoReset伊夫nt endWaitHandle = new AutoReset伊夫nt(false); AutoReset伊夫nt
notificWaitHandle = new AutoReset伊芙nt(false); AutoReset伊夫nt waitHandle
= new AutoReset伊夫nt(false); RegisteredWaitHandle registeredWaitHandle =
ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject( waitHandle, (Object state, bool
timedOut) => { if (timedOut)
Console.WriteLine(“RegisterWaitForSingleObject因超时而执行”); else
Console.WriteLine(“RegisterWaitForSingleObject收到WaitHandle信号”); },
null, TimeSpan.FromSeconds(2), true ); //
撤销等待操作(即不再履行WaitOrTimerCallback委托)
registeredWaitHandle.Unregister(notificWaitHandle); // 布告ThreadPool.RegisterWaitForSingleObject( notificWaitHandle, (Object
state, bool timedOut) => { if (timedOut)
Console.WriteLine(“第3个RegisterWaitForSingleObject没有调用Unregister()”);
else
Console.WriteLine(“第贰个RegisterWaitForSingleObject调用了Unregister()”);
endWaitHandle.Set(); }, null, TimeSpan.FromSeconds(4), true );
endWaitHandle.WaitOne(); } 示例

举办上下文

        
上一小节中说到:线程池最大线程数设置过大恐怕会促成Windows频仍执行上下文切换,下降程序品质。对于绝超越二分之一园友不会壮志未酬那样的对答,作者和你同一也喜好“知其然,再知其所以然”。

.NET中上下文太多,作者最后得出的结论是:上下文切换中的上下文专指“执行上下文”。

实施上下文包含:安全上下文、同步上下文(System.Threading.SynchronizationContext)、逻辑调用上下文(System.Runtime.Messaging.CallContext)。即:安全设置(压缩栈、Thread的Principal属性和Windows身份)、宿主设置(System.Threading.HostExcecutingContextManager)以及逻辑调用上下文数据(System.Runtime.Messaging.CallContext的LogicalSetData()和LogicalGetData()方法)。

当多个“时间片”甘休时,假诺Windows决定重新调度同三个线程,那么Windows不会执行上下文切换。要是Windows调度了三个不及的线程,那时Windows执行线程上下文切换。

        
当Windows上下文切换来另三个线程时,CPU将实施3个见仁见智的线程,而在此以前线程的代码和数量还在CPU的高速缓存中,(高速缓存使CPU不必平常访问RAM,RAM的速度比CPU高速缓存慢得多),当Windows上下文切换成1个新线程时,那些新线程极有大概要实践不一的代码并走访区别的多少,那几个代码和数量不在CPU的高速缓存中。由此,CPU必须访问RAM来填充它的高速缓存,以平复极快实市场价格况。可是,在其“时间片”执行完后,贰回新的线程上下文切换又发出了。

上下文切换所发生的支出不会换成任何内部存款和储蓄器和品质上的入账。执行上下文所需的时辰取决于CPU架构和进程(即“时间片”的分配)。而填充CPU缓存所需的时刻取决于系统运作的应用程序、CPU、缓存的轻重以及任何各类因素。所以,不可能为每三回线程上下文切换的光阴支出给出三个鲜明的值,甚至相当小概提交一个推断的值。唯一鲜明的是,假诺要创设高质量的应用程序和零部件,就相应尽量制止线程上下文切换。

除了,执行垃圾回收时,CLENVISION必须挂起(暂停)全数线程,遍历它们的栈来查找根以便对堆中的对象进行标记,再一次遍历它们的栈(有的对象在回落时期发生了活动,所以要更新它们的根),再苏醒全数线程。所以,收缩线程的数据也会鲜明升级垃圾回收器的属性。每一遍使用1个调节和测试器并遭受1个断点,Windows都会挂起正在调节和测试的应用程序中的全数线程,并在单步执行或运转应用程序时上涨全体线程。由此,你用的线程愈来愈多,调节和测试体验也就越差。

Windows实际记录了各个线程被上下文切换来的次数。能够利用像Microsoft
Spy++这样的工具查看这么些数据。这么些工具是Visual
Studio附带的一个小工具(vs按安装路径\Visual Studio
2012\Common7\亚洲必赢官网 ,Tools),如图

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在《异步编程:线程概述及接纳》中自身提到了Thread的多个上下文,即:

1)         CurrentContext       
获取线程正在内部进行的最近上下文。重要用于线程内部存款和储蓄数据。

2)         ExecutionContext   
获取三个System.Threading.ExecutionContext对象,该指标涵盖关于当前线程的各个上下文的音讯。主要用于线程间数据共享。

里面得到到的System.Threading.ExecutionContext便是本小节要说的“执行上下文”。

亚洲必赢官网 7public
sealed class ExecutionContext : IDisposable, ISerializable { public void
Dispose(); public void GetObjectData(SerializationInfo info,
StreamingContext context); //
此措施对于将进行上下文从叁个线程传播到另1个线程分外有效。 public
ExecutionContext CreateCopy(); // 从脚下线程捕获执行上下文的三个副本。
public static ExecutionContext Capture(); //
在时下线程上的钦赐执行上下文中运维有个别方法。 public static void
Run(ExecutionContext executionContext, ContextCallback callback, object
state); // 打消执行上下文在异步线程之间的流动。 public static
AsyncFlowControl SuppressFlow(); public static bool IsFlowSuppressed();
// RestoreFlow 撤废在此在此以前的 SuppressFlow 方法调用的影响。 // 此办法由
SuppressFlow 方法再次回到的 AsyncFlowControl 结构的 Undo 方法调用。 //
应采用 Undo 方法(而不是 RestoreFlow 方法)复苏执行上下文的流动。 public
static void RestoreFlow(); } View
Code

ExecutionContext
类提供的效益让用户代码能够在用户定义的异步点之间捕获和传导此上下文。公共语言运转时(CL瑞鹰)确定保证在托管进度内运转时定义的异步点之间同样地传输
ExecutionContext。

每当1个线程(开头线程)使用另贰个线程(协理线程)执行职分时,CL福睿斯会将前者的推行上下文流向(复制到)帮助线程(注意这一个活动流向是单方向的)。那就有限支撑了救助线程执行的其它操作使用的是如出一辙的长治设置和宿主设置。还打包票了开始线程的逻辑调用上下文能够在救助线程中运用。

但推行上下文的复制会造成一定的习性影响。因为执行上下文中包涵多量消息,而采访全数那一个新闻,再把它们复制到帮助线程,要成本多如牛毛岁月。若是补助线程又选择了更加多地支援线程,还非得创设和开端化愈多的施行上下文数据结构。

据此,为了升高应用程序品质,我们得以阻挡实施上下文的流动。当然那唯有在赞助线程不需求还是不访问上下文新闻的时候才能举办阻拦。

上面给出3个演示为了演示:

1)         在线程间共享逻辑调用上下文数据(CallContext)。

2)         为了升高品质,阻止\回复执行上下文的流淌。

3)         在此时此刻线程上的内定执行上下文中运维某些方法。

亚洲必赢官网 8private
static void Example_ExecutionContext() {
CallContext.LogicalSetData(“Name”, “小红”);
Console.WriteLine(“主线程中Name为:{0}”,
CallContext.LogicalGetData(“Name”)); // 1)
在线程间共享逻辑调用上下文数据(CallContext)。
Console.WriteLine(“1)在线程间共享逻辑调用上下文数据(CallContext)。”);
ThreadPool.QueueUserWorkItem((Object obj) =>
Console.WriteLine(“ThreadPool线程中Name为:\”{0}\””,
CallContext.LogicalGetData(“Name”))); Thread.Sleep(500);
Console.WriteLine(); // 2) 为了提高质量,撤销\复原执行上下文的流淌。
ThreadPool.UnsafeQueueUserWorkItem((Object obj) =>
Console.WriteLine(“ThreadPool线程使用Unsafe异步执行格局来打消执行上下文的流淌。Name为:\”{0}\””
, CallContext.LogicalGetData(“Name”)), null);
Console.WriteLine(“2)为了进步质量,裁撤/恢复生机执行上下文的流动。”);
AsyncFlowControl flowControl = ExecutionContext.SuppressFlow();
ThreadPool.QueueUserWorkItem((Object obj) =>
Console.WriteLine(“(撤消ExecutionContext流动)ThreadPool线程中Name为:\”{0}\””,
CallContext.LogicalGetData(“Name”))); Thread.Sleep(500); //
恢复生机不推荐使用ExecutionContext.RestoreFlow() flowControl.Undo();
ThreadPool.QueueUserWorkItem((Object obj) =>
Console.WriteLine(“(恢复生机ExecutionContext流动)ThreadPool线程中Name为:\”{0}\””,
CallContext.LogicalGetData(“Name”))); Thread.Sleep(500);
Console.WriteLine(); // 3)
在此时此刻线程上的内定执行上下文中运作有个别方法。(通过获取调用上下文数据评释)
Console.WriteLine(“3)在近日线程上的钦点执行上下文中运作有些方法。(通过获取调用上下文数据印证)”);
ExecutionContext curExecutionContext = ExecutionContext.Capture();
ExecutionContext.SuppressFlow(); ThreadPool.QueueUserWorkItem( (Object
obj) => { ExecutionContext innerExecutionContext = obj as
ExecutionContext; ExecutionContext.Run(innerExecutionContext, (Object
state) =>
Console.WriteLine(“ThreadPool线程中Name为:\”{0}\””<br> ,
CallContext.LogicalGetData(“Name”)), null); } , curExecutionContext ); }
View Code

结果如图:

亚洲必赢官网 9

 

 

 注意:

1)        
示例中“在脚下线程上的内定执行上下文中运作有些方法”:代码中必须使用ExecutionContext.Capture()获取当前实践上下文的2个副本

a)        
若直接采纳Thread.CurrentThread.ExecutionContext则会报“无法利用以下上下文:
跨 AppDomains 封送的上下文、不是透过捕获操作获取的上下文或已作为 Set
调用的参数的上下文。”错误。

b)        
若使用Thread.CurrentThread.ExecutionContext.CreateCopy()会报“只好复制新近捕获(ExecutionContext.Capture())的上下文”。

2)        
撤除执行上下文流动除了使用ExecutionContext.SuppressFlow()形式外。还足以因此选拔ThreadPool的UnsafeQueueUserWorkItem

UnsafeRegisterWaitForSingleObject来施行委托方法。原因是不安全的线程池操作不会传导压缩堆栈。每当压缩堆栈流动时,托管的注重点、同步、区域安装和用户上下文也跟着流动。

 

线程池线程中的至极

线程池线程中未处理的老新秀结束进度。以下为此规则的三种例外情况: 

  1. 是因为调用了 Abort,线程池线程少校吸引ThreadAbortException。 
    2.
    是因为正在卸载应用程序域,线程池线程旅长引发AppDomainUnloadedException。 
  2. 集体语言运营库或宿主进度将适可而止线程。

曾几何时不使用线程池线程

今天大家都已经知道线程池为大家提供了有利于的异步API及托管的线程管理。那么是还是不是别的时候都应有使用线程池线程呢?当然不是,大家依旧须求“因地制宜”的,在以下两种境况下,适合于创建并管制本人的线程而不是使用线程池线程:

 

 

  本博文介绍线程池以及其基础对象池,ThreadPool类的行使及注意事项,怎么着排队办事项到线程池,执行上下文及线程上下文字传递递难点…… 

线程池即便为我们提供了异步操作的便宜,可是它不帮忙对线程池中单个线程的纷纷控制致使大家有个别情状下会一贯运用Thread。并且它对“等待”操作、“打消”操作、“一连”任务等操作比较繁琐,只怕驱使你从新造轮子。微软也想开了,所以在.NET4.0的时候到场了“并行任务”并在.NET4.第55中学对其开始展览考订,想了然“并行职责”的园友能够先看看《(译)关于Async与Await的FAQ》。

本节到此结束,谢谢大家的欣赏。赞的话还请多引进啊 (*^_^*)

 

 

 

 

参考资料:《CL中华V via C#(第三版)》

 

 摘自:

 

异步编制程序:使用线程池管理线程 从此图中我们会发现 .NET 与C#
的种种版本发表都是有二个大旨…

CLSportage线程池并不会在CLCRUISER开始化时即时成立线程,而是在应用程序要成立线程来运作职务时,线程池才初步化八个线程。
线程池最先化时是尚未线程的,线程池里的线程的早先化与其它线程一样,可是在做到职务之后,该线程不会活动销毁,而是以挂起的状态重返到线程池。直到应用程序再度向线程池发出请求时,线程池里挂起的线程就会再次激活执行职分。
诸如此类既节约了创制线程所导致的本性损耗,也足以让三个义务反复重用同一线程,从而在应用程序生存期内节约大批量支付。

线程池与线程

性能:每开启七个新的线程都要开销内部存款和储蓄器空间及能源(暗中同意意况下大概1
MB的内部存款和储蓄器),同时多线程境况下操作系统必须调度可运转的线程并履行上下文切换,所以太多的线程还对质量不利。而线程池其指标是为了削减开启新线程消耗的财富(使用线程池中的空闲线程,不必再打开新线程,以及联合管理线程(线程池中的线程执行达成后,回归到线程池内,等待新职分))。

时间:无论何时运营三个线程,都需求时间(几百微秒),用于成立新的有个别变量堆,线程池预先创制了一组可回收线程,因而能够裁减过载时间。

线程池缺点:线程池的品质损耗优于线程(通过共享和回收线程的法门完结),可是:

1.线程池不帮助线程的吊销、完毕、战败通告等交互性操作。

2.线程池不协助线程执行的程序次序排序。

3.无法设置池化线程(线程池内的线程)的Name,会增添代码调节和测试难度。

4.池化线程平时都未来台线程,优先级为ThreadPriority.Normal。

5.池化线程阻塞会潜移默化属性(阻塞会使CLRubicon错误地以为它占用了汪洋CPU。CL奥迪Q5能够检查和测试或补充(往池中注入更八线程),可是那大概使线程池受到持续超负荷的影象。Task消除了那一个难题)。

6.线程池使用的是大局队列,全局队列中的线程依旧会存在竞争共享能源的情况,从而影响属性(Task消除了这一个难点方案是选拔当地队列)。

 

 上次我们探究到,在一个.NET应用程序中会有三个CL本田CR-V线程池,能够采取ThreadPool类中的静态方法来接纳那几个线程池。大家借使选择QueueUserWorkItem方法向线程池中增加职责,线程池就会负担在适度的时候实施它们。大家还研讨了CLTucson线程池的一对高档特性,例如对线程的最大和纤维数量作限制,对线程创立时间作限制以制止突发的多量职分消耗太多资源等等。

经过CL哈弗线程池所树立的线程总是私下认可为后台线程,优先级数为ThreadPriority.Normal。

线程池工作规律

CLPAJERO开端化时,线程池中是绝非线程的。在里头,线程池维护了贰个操作请求队列。应用程序执行三个异步操作时,会将一个记下项扩大到线程池的系列中。线程池的代码从这么些行列中读取记录将以此记录项派发给二个线程池线程。如果线程池没有线程,就创办五个新线程。当线程池线程完结工作后,线程不会被销毁,相反线程会再次回到线程池,在那里进入空闲状态,等待响应另3个伸手,由于线程不销毁本人,所以不再发生额外的质量损耗。

先后向线程池发送多条请求,线程池尝试只用这三个线程来服务具有请求,当呼吁速度超越线程池线程处理义务速度,就会创建额外线程,所以线程池不必创建大气线程。

假诺结束向线程池发送职分,池中山大学量悠闲线程将在一段时间后本身醒来终止本身以自由财富(CL奥迪Q3不一致版本对那些事件定义不一)。

 

 那么.NET提供的线程池又有哪些毛病呢?某个朋友说,二个生死攸关的败笔正是意义太简单,例如唯有二个种类,没办法完毕对八个种类作轮询,不能够收回职务,无法设定任务优先级,不能够界定任务履行进程等等。不过事实上这么些总结的作用,倒都能够透过在CL奥迪Q3线程池上扩充一层(只怕说,通过封装CL卡宴线程池)来完结。例如,您可以让放入CL中华V线程池中的任务,在履行时从多少个自定义职务队列中甄选2个运营,那样便达到了对两个体系作轮询的功用。因而,以作者之见,CLCR-V线程池的重庆大学弱点并不在此。

CL路虎极光线程池分为劳重力线程(workerThreads)I/O线程(completionPortThreads)两种:

劳引力线程&I/O线程

线程池允许线程在多个CPU内核上调度职分,使四个线程能并发工作,从而高效能的选择系统财富,进步程序的吞吐性。

CL揽胜线程池分为工小编线程与I/O线程二种:

劳力线程(workerThreads):负责管理CL汉兰达内部对象的周转,提供”运算能力“,所以平常用于测算密集(compute-bound)性操作。

I/O线程(completionPortThreads):首要用于与表面系统交流音信(如读取贰个文书)和散发IOCP中的回调。

注意:线程池会预先缓存一些劳引力线程因为制造新线程的代价相比较昂贵。

 

 我认为,CLRAV4线程池的关键难点在于“大学一年级统”,相当于说,整个经过之中差不多拥有的任务都会借助那个线程池。如前篇文章所说的那么,如Timer和WaitForSingleObject,还有委托的异步调用,.NET框架中的许多职能都凭借那个线程池。这些做法是适宜的,但是由于开发人士对于统一的线程池不可能到位准确控制,由此在有个别专门的急需就不能知足了。举个最广泛例子:控制运算能力。什么是运算能力?那么依然从线程讲起吧1。

  • 劳引力线程是任重(Ren Zhong)而道远用作管理CL宝马X5内部对象的周转,见惯不惊用于总结密集的任务。
  • I/O(Input/Output)线程重中之重用于与表面系统彼此音讯,如输入输出,CPU仅需在职分开始的时候,将职务的参数字传送递给装备,然后运转硬件装置即可。等职分成功的时候,CPU收到三个布告,一般的话是2个硬件的间歇信号,此时CPU继续后继的处理工科作。在处理进度中,CPU是不必完全参加处理进度的,假如正在运作的线程不交出CPU的控制权,那么线程也不得不处于等候情形,就算操作系统将近日的CPU调度给其余线程,此时线程所占据的长空依旧被占用,而并从未CPU处理那些线程,或者出现线程能源浪费的题材。假诺那是贰个互联网服务程序,每二个网络连接都施用多个线程管理,恐怕出现多量线程都在等候互连网通讯,随着互联网连接的持续充实,处于等候状态的线程将会很成本尽全部的内部存款和储蓄器能源。可以设想使用线程池消除那几个难点。

IO完毕端口(IOCP)

IO实现端口(IOCP、I/O completion
port)
:IOCP是贰个异步I/O的API(能够视作叁个消息队列),提供了拍卖多少个异步I/O请求的线程模型,它能够高速地将I/O事件通报给应用程序。IOCP由CL哈弗内部维护,当异步IO请求实现时,设备驱动就会生成2个I/O请求包(IRP、I/O
Request
Packet)
,并排队(先入先出)放入完毕端口。之后会由I/O线程提取完结IRP并调用从前的信托。

I/O线程&IOCP&IRP:

当执行I/O操作时(同步I/O操作 and
异步I/O操作),都会调用Windows的API方法将近年来的线程从用户态转变成内核态,同时生成并开端化二个I/O请求包,请求包中包罗二个文件句柄,1个偏移量和三个Byte[]数组。I/O操作向基础传递请求包,依照这些请求包,windows内核确认这一个I/O操作对应的是哪位硬件设备。这个I/O操作会进入设备自个儿的拍卖队列中,该队列由那么些装置的驱动程序维护。

万一是同步I/O操作,那么在硬件配备操作I/O的时候,发出I/O请求的线程由于”等待“(无人任务处理)被Windows变成睡眠意况,当硬件设备达成操作后,再升迁这么些线程。所以品质不高,倘使请求数浩大,那么休眠的线程数也很多,浪费大批量能源。

假定是异步I/O操作(在.Net中,异步的I/O操作都是以Beginxxx格局起先,内部贯彻为ThreadPool.BindHandle,供给传入一个信托,该委托会随着I帕杰罗P一路传递到装备的驱动程序),该措施在Windows把I/O请求包发送到设备的处理队列后就会回到。同时,CLRubicon会分配二个可用的线程用于继续执行接下去的职责,当任务完结后,通过IOCP提示CL奔驰M级它工作早就形成,当接到到公告后将该信托再放手CL哈弗线程池队列中由I\O线程进行回调。

因而:超越一半场合下,开发人士使用劳力线程,I/O线程由CLLX570调用(开发者并不会间接使用)。

 

 我们在两个程序中开创2个线程,布署给它2个职分,便交由操作系统来调度执行。操作系统会管理类别中装有的线程,并且接纳一定的方法进行调度。什么是“调度”?调度就是决定线程的景色:执行,等待等等。大家都明白,从理论上的话有个别许个处理单元(如2
* 2
CPU的机械便有6个处理单元),就象征操作系统能够而且做几件工作。不过线程的多寡会远远超过处理单元的数据,因而操作系统为了确认保证每种线程都被实践,就务须等贰个线程在某些处理器上推行到有个别情状的时候,“换”三个新的线程来施行,那就是所谓的“上下文切换(context
switch)”。至于造成上下文切换的案由也有二种,大概是有个别线程的逻辑决定的,如遇上锁,或积极进入休眠状态(调用Thread.Sleep方法),但更有恐怕是操作系统一发布现那么些线程“超时”了。在操作系统中会定义三个“时间片(timeslice)”2,当发现三个线程执行时间超过这么些日子,便会把它撤下,换上其余1个。那样看起来,多少个线程——也正是四个任务在同时运营了。

  线程池的最大值一般暗中同意为一千、贰仟。当不止此数据的请求时,将保持排队状态,直到线程池里有线程可用。

基础线程池&工作者线程(ThreadPool)

.NET中运用线程池用到ThreadPool类,ThreadPool是多个静态类,定义于System.Threading命名空间,自.NET
1.1起引入。

调用方法QueueUserWorkItem能够将3个异步的计量范围操作放到线程池的队列中,那些主意向线程池的体系添加一个干活项以及可选的状态数据。
办事项:由callBack参数标识的二个艺术,该措施由线程池线程调用。可向方法传递一个state实参(多于二个参数则需求封装为实体类)。

1  public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack);
2  public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack, object state);

 上边是透过QueueUserWorkItem启动劳引力线程的示例:

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             //方式一
 6             {
 7                 ThreadPool.QueueUserWorkItem(n => Test("Test-ok"));
 8             }
 9             //方式二
10             {
11                 WaitCallback waitCallback = new WaitCallback(Test);
12                 ThreadPool.QueueUserWorkItem(n => waitCallback("WaitCallback"));//两者效果相同 ThreadPool.QueueUserWorkItem(waitCallback,"Test-ok");
13             }
14             //方式三
15             {
16                 ParameterizedThreadStart parameterizedThreadStart = new ParameterizedThreadStart(Test);
17                 ThreadPool.QueueUserWorkItem(n => parameterizedThreadStart("ParameterizedThreadStart"));
18             }
19             //方式四
20             {
21                 TimerCallback timerCallback = new TimerCallback(Test);
22                 ThreadPool.QueueUserWorkItem(n => timerCallback("TimerCallback"));
23             }
24             //方式五
25             {
26                 Action<object> action = Test;
27                 ThreadPool.QueueUserWorkItem(n => Test("Action"));
28             }
29             //方式六
30             ThreadPool.QueueUserWorkItem((o) =>
31             {
32                 var msg = "lambda";
33                 Console.WriteLine("执行方法:{0}", msg);
34             });
35             
36             ......
37 
38             Console.ReadKey();
39         }
40         static void Test(object o)
41         {
42             Console.WriteLine("执行方法:{0}", o);
43         }
44         /*
45          * 作者:Jonins
46          * 出处:http://www.cnblogs.com/jonins/
47          */
48     }

履行结果如下:

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以上是使用线程池的几种写法,WaitCallback实质上是两个参数为Object类型无重回值的嘱托

1  public delegate void WaitCallback(object state);

因而符合须求的类型都能够如上述示范代码作为参数进行传递。

 

 值得说的是,对于Windows操作系统来说,它的调度单元是线程,那和线程毕竟属于哪个进度并从未涉及。举个例子,假使系统中唯有五个经过,进度A有四个线程,而经过B有11个线程。在去掉别的因素的动静下,进度B占有运算单元的大运便是进度A的两倍。当然,实际情状当然不会那么粗略。例如区别进度会有例外的优先级,线程相对于自身所属的进度还会有个优先级;借使一个线程在漫长从未有过进行的时候,也许这几个线程刚从“锁”的守候中还原,操作系统还会对那些线程的预先级作一时的升迁——这一切都以牵涉到程序的周转状态,品质等景观的成分,有时机我们在做展开。

  使用CLR线程池的工作者线程一般有两种办法:

线程池常用艺术

ThreadPool常用的多少个方法如下

方法 说明
QueueUserWorkItem 启动线程池里的一个线程(工作者线程)
GetMinThreads 检索线程池在新请求预测中能够按需创建的线程的最小数量。
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,直到线程池线程由空闲。
GetAvailableThreads 剩余空闲线程数。
SetMaxThreads 设置线程池中的最大线程数(请求数超过此值则进入队列)。
SetMinThreads 设置线程池最少需要保留的线程数。

 示例代码:

 1         static void Main(string[] args)
 2         {
 3             //声明变量 (工作者线程计数  Io完成端口计数)
 4             int workerThreadsCount, completionPortThreadsCount;
 5             {
 6                 ThreadPool.GetMinThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
 7                 Console.WriteLine("最小工作线程数:{0},最小IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
 8             }
 9             {
10                 ThreadPool.GetMaxThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
11                 Console.WriteLine("最大工作线程数:{0},最大IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
12             }
13             ThreadPool.QueueUserWorkItem((o) => {
14                 Console.WriteLine("占用1个池化线程");
15             });
16             {
17                 ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
18                 Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
19             }
20             Console.ReadKey();
21         }

 执行的结果:

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注意:

1.线程有内部存款和储蓄器开支,所以线程池内的线程过多而从未完全使用是对内部存款和储蓄器的一种浪费,所以须求对线程池限制最小线程数量。 

2.线程池最大线程数是线程池最多可创立线程数,实情是线程池内的线程数是按需创制。

 

 今后你发现到线程数量意味着怎么样了没?没错,正是我们刚刚提到的“运算能力”。很多时候我们得以归纳的觉得,在一如既往的条件下,三个职务使用的线程数量越来越多,它所收获的演算能力就比另1个线程数量较少的职责要来得多。运算能力自然就涉嫌到职分执行的速度。您能够设想一下,有2个生育任务,和1个消费职责,它们接纳二个行列做权且存款和储蓄。在美好图景下,生产和消费的快慢相应维持同一,这样能够带动最棒的吞吐量。假如生产职务执行较快,则队列中便会生出堆积,反之消费义务就会随处等待,吞吐量也会稳中有降。因而,在达成的时候,大家一再会为生育职分和消费职务分别派出独立的线程池,并且通过扩充或回落线程池内线程数量来规范运算能力,使生产和消费的步骤达到平衡。

  • 通过ThreadPool.QueueUserWorkItem()方法;
  • 通过信托;

I/O线程

I\O线程是.NET专为访问外部能源所引入的一种线程,访问外部能源时为了戒备主线程短时间处于阻塞状态,.NET为八个I/O操作建立了异步方法。例如:

FileStream:BeginRead、 style=”color: #0000ff;”>BeginWrite。调用BeginRead/BeginWrite时会发起3个异步操作,可是唯有在创设FileStream时传遍FileOptions.Asynchronous参数才能博取真正的IOCP帮忙,不然BeginXXX方法将会动用暗中同意定义在Stream基类上的实现。Stream基类中BeginXXX方法会使用委托的BeginInvoke方法来倡导异步调用——那会利用多个相当的线程来推行职责(并不受IOCP援助,恐怕额外扩展质量损耗)。

DNS: style=”color: #0000ff;”>BeginGetHostByName、 style=”color: #0000ff;”>BeginResolve。

Socket:BeginAccept、 style=”color: #0000ff;”>BeginConnect、 style=”color: #0000ff;”>BeginReceive等等。

WebRequest: style=”color: #0000ff;”>BeginGetRequestStream、 style=”color: #0000ff;”>BeginGetResponse。

SqlCommand: style=”color: #0000ff;”>BeginExecuteReader、 style=”color: #0000ff;”>BeginExecuteNonQuery等等。那说不定是支付二个Web应用时最常用的异步操作了。假若急需在推行数据库操作时获得IOCP扶助,那么供给在一而再字符串中标记Asynchronous
Processing为true(私下认可为false),不然在调用BeginXXX操作时就会抛出相当。

WebServcie:例如.NET 2.0或WCF生成的Web Service
Proxy中的BeginXXX方法、WCF中ClientBase<TChannel>的InvokeAsync方法。

这个异步方法的选用办法都比较像样,都以以Beginxxx起先(内部贯彻为ThreadPool.BindHandle),以Endxxx结束。

注意

1.对于APM而言必须运用Endxxx结束异步,不然也许会招致能源败露。

2.委托的BeginInvoke方法并不能够赢得IOCP协助。

3.IOCP不占用线程。

上面是行使WebRequest的贰个示范调用异步API占用I/O线程:

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             int workerThreadsCount, completionPortThreadsCount;
 6             ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
 7             Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
 8             //调用WebRequest类的异步API占用IO线程
 9             {
10                 WebRequest webRequest = HttpWebRequest.Create("http://www.cnblogs.com/jonins");
11                 webRequest.BeginGetResponse(result =>
12                 {
13                     Thread.Sleep(2000);
14                     Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ":执行最终响应的回调");
15                     WebResponse webResponse = webRequest.EndGetResponse(result);
16                 }, null);
17             }
18             Thread.Sleep(1000);
19             ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
20             Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
21             Console.ReadKey();
22         }
23     }

进行结果如下:

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有关I/O线程的始末点到此结束,感觉越多是I/O操作、文件等地点的知识点跟线程池瓜葛不多,想询问更加多戳:这里

 

 使用独立的线程池来支配运算能力的做法很广泛,贰个优秀的案例就是SEDA架构:整个框架结构由八个Stage连接而成,每个Stage均由二个行列和二个独立的线程池组成,调节器会依照队列中职务的数目来调节线程池内的线程数量,最终使应用程序得到完美的面世能力。

  要留心,不论是透过ThreadPool.QueueUserWorkItem()依旧委托,调用的都是线程池里的线程。

履行上下文

每一个线程都涉嫌了三个举行上下文数据结构,执行上下文(execution
context)包蕴:

1.康宁设置(压缩栈、Thread的Principal属性、winodws身份)。

2.宿主设置(System.Threading.HostExecutionContextManager)。

3.逻辑调用上下文数据(System.Runtime.Remoting.Messaging.CallContext的LogicalGetData和LogicalSetData方法)。

线程执行它的代码时,一些操作会受到线程执行上下文限制,特别是安全设置的熏陶。

当主线程使用帮衬线程执行职责时,前者的推行上下文“流向”(复制到)帮助线程,那确认保证了帮手线程执行的别的操作使用的是平等的长治设置和宿主设置。

私下认可境况下,CL汉兰达自动造成开端化线程的履行上下文“流向”任何扶助线程。但那会对品质造成影响。执行上下包涵的汪洋音讯搜集并复制到帮忙线程要耗时,假若协理线程又选用了越来越多的帮扶线程还必须成立和初步化越来越多的实行上下文数据结构。

System.Threading取名空间的ExecutionContext类,它同意控制线程执行上下文的流淌:

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             //将一些数据放到主函数线程的逻辑调用上下文中
 6             CallContext.LogicalSetData("Action", "Jonins");
 7             //初始化要由另一个线程做的一些事情,线程池线程能访问逻辑上下文数据
 8             ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => Console.WriteLine("辅助线程A:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ";Action={0}", CallContext.LogicalGetData("Action")));
 9             //现在阻止主线程执行上下文流动
10             ExecutionContext.SuppressFlow();
11             //初始化要由另一个线程做的一些事情,线程池线程能访问逻辑上下文数据
12             ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => Console.WriteLine("辅助线程B:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ";Action={0}", CallContext.LogicalGetData("Action")));
13             //恢复主线程的执行上下文流动,以避免使用更多的线程池线程
14             ExecutionContext.RestoreFlow();
15             Console.ReadKey();
16         }
17     }

结果如下:

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ExecutionContext类阻止上下文流动以升级程序的性质,对于服务器应用程序,质量的晋升可能万分显明。可是客户端应用程序的习性进步持续多少。其余,由于SuppressFlow方法用[SecurityCritical]本性标记,所以有个别客户端如Silverlight中是力不从心调用的。

注意:

1.辅助线程在不需求或许不访问上下文消息时,应阻碍实施上下文的流淌。

2.实践上下文流动的连带知识,在利用Task指标以及提倡异步I/O操作时,同样有用。

 

 在Windows操作系统中,Server
二〇〇四及前边版本的API也只提供了经过之中单一的线程池,不过在Vista及Server
二〇〇九的API中,除了改正线程池的习性之外,还提供了在同一进程内成立几个线程池的接口。很可惜,.NET直到前些天的4.0版本,依然没有提供创设独立线程池的成效。构造二个大好的线程池是一件相当困难的工作,幸运的是,若是大家供给那上面的效率,可以借助盛名的斯马特ThreadPool,经过那么多年的考验,相信它已经充裕成熟了。假若须求,我们还是能够对它做肯定修改——毕竟在差别情形下,我们对线程池的必要也大有不同。

由此以下八个格局能够读取和安装CLRAV4线程池山西中华工程集团小编线程与I/O线程的最大线程数。

三种异步形式(扫除文盲)&BackgroundWorker 

 IO线程池

  1. ThreadPool.GetMax(out in workerThreads,out int
    completionPortThreads);
  2. ThreadPool.SetMax(int workerThreads,int completionPortThreads);

1.APM&EAP&TAP

.NET援助两种异步编制程序格局分别为APM、EAP和TAP:

1.依据事件的异步编制程序设计方式 (EAP,Event-based Asynchronous
Pattern)

EAP的编制程序方式的代码命名有以下特点: 

1.有1个或几个名为 “[XXX]Async”
的章程。那个办法可能会成立同步版本的镜像,那些共同版本会在当前线程上执行同样的操作。
2.此类还只怕有二个 “[XXX]Completed” 事件,监听异步方法的结果。
3.它恐怕会有2个 “[XXX]AsyncCancel”(或只是
CancelAsync)方法,用于撤废正在开始展览的异步操作。

2.异步编制程序模型(APM,Asynchronous Programming Model)

APM的编制程序格局的代码命名有以下特点:

1.用到 IAsyncResult 设计情势的异步操作是通过名为[BeginXXX] 和
[EndXXX] 的三个点子来贯彻的,这多个主意分别初阶和终结异步操作
操作名称。例如,FileStream 类提供 BeginRead 和 EndRead
方法来从文件异步读取字节。

2.在调用 [BeginXXX]
后,应用程序能够继承在调用线程上推行命令,同时异步操作在另三个线程上执行。
每一回调用 [BeginXXX] 时,应用程序还应调用 [EndXXX]
来获取操作的结果。

3.遵照职分的编制程序模型(TAP,Task-based Asynchronous Pattern)

据他们说 System.Threading.Tasks 命名空间的 Task 和
Task<TResult>,用于表示任意异步操作。
TAP之后再议论。关于二种异步操作详细表明请戳:这里 

 IO线程池正是为异步IO服务的线程池。

  若想测试线程池中有多少线程正在投入使用,能够通过ThreadPool.GetAvailableThreads(out
in workThreads,out int conoletionPortThreads)方法。

2.BackgroundWorker 

BackgroundWorker实质上是使用线程池内劳力线程,然则那几个类已经多余了(精通即可)。在BackgroundWorkerDoWork属性追加自定义方法,通过RunWorkerAsync将自定义方法追加进池化线程内部处理理。

DoWork真相上是一个轩然大波(event)。委托项目限制为无重返值且参数有五个分级为Object和DoWork伊芙ntArgs类型。

1 public event DoWorkEventHandler DoWork;
2 
3 public delegate void DoWorkEventHandler(object sender, DoWorkEventArgs e);

以身作则如下:

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             int workerThreadsCount, completionPortThreadsCount;
 6             ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
 7             Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
 8             {
 9                 BackgroundWorker backgroundWorker = new BackgroundWorker();
10                 backgroundWorker.DoWork += DoWork;
11                 backgroundWorker.RunWorkerAsync();
12             }
13             Thread.Sleep(1000);
14             ThreadPool.GetAvailableThreads(out workerThreadsCount, out completionPortThreadsCount);
15             Console.WriteLine("剩余工作线程数:{0},剩余IO线程数{1}", workerThreadsCount, completionPortThreadsCount);
16             Console.ReadKey();
17         }
18         private static void DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
19         {
20             Thread.Sleep(2000);
21             Console.WriteLine("demo-ok");
22         }
23     }

其间占用线程内线程,结果如下:

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 访问IO最不难易行的法子(如读取3个文书)就是阻塞的,代码会等待IO操作成功(或破产)之后才继续执行下去,一切都以顺序的。可是,阻塞式IO有过多瑕疵,例如让UI甘休响应,造成上下文切换,CPU中的缓存也说不定被消除甚至内部存款和储蓄器被换到到磁盘中去,那一个都以鲜明震慑属性的做法。其它,每种IO都占据一个线程,不难导致系统中线程数量过多,最后限制了应用程序的紧缩性。由此,大家会采纳“异步IO”那种做法。

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

结语

程序员使用线程池越多的是使用线程池内的工笔者线程实行逻辑编码。

周旋于独立操作线程(Thread)线程池(ThreadPool)能够确定保证总计密集作业的目前过载不会滋生CPU超负荷(激活的线程数量多于CPU内核数量,系统必须按时间片执行线程调度)。

过度会潜移默化属性,因为划分时间片需求大量的上下文切换费用,并且使CPU缓存失效,而那么些是总计机完毕快速的必不可少调度。

CL中华V可以将职务进展排序,并且决定职务运营数量,从而制止线程池超负荷。CLPAJERO首先运营与硬件基础数量一样多的出现任务,然后经过爬山算法调整并发多少,保险程序符合最优质量曲线。

 

 在行使异步IO时,访问IO的线程不会被封堵,逻辑将会继续下去。操作系统会承受把结果通过某种方式公告大家,一般说来,那种格局是“回调函数”。异步IO在实施进程中是不占用应用程序的线程的,因而大家能够用少量的线程发起大批量的IO,所以应用程序的响应能力也得以有所进步。其余,同时提倡大批量IO操作在少数时候会有额外的质量优势,例如磁盘和网络能够而且工作而不相互争持,磁盘还可以依照磁头的职责来拜访就近的数目,而不是依照请求的依次进行数量读取,那样可以有效压缩磁头的移位距离。

小编们能够使用线程池来消除地点的大部标题,跟使用单个线程相比,使用线程池有如下优点:

参考文献

CLR via C#(第4版) Jeffrey Richter

C#尖端编制程序(第7版) C# 6 & .NET Core 1.0   Christian Nagel  

果壳中的C# C#5.0胜过指南  Joseph Albahari

         

 Windows操作系统中有多样异步IO形式,不过品质最高,伸缩性最棒的法子实在轶事中的“IO完结端口(I/O
Completion
Port,IOCP)”了,那也是.NET中封装的绝无仅有异步IO格局。大致一年半前,老赵写过一篇文章《正确运用异步操作》,当中除了讲述总括密集型和IO密集型操作的分别和效果之外,还简要地叙述了IOCP与CL奥迪Q5交互的措施,摘录如下:

① 、减弱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候分配职务状态(只要没有超越线程池的最大上限),无需创制线程。

 当大家盼望进行3个异步的IO-Bound Operation时,CL奇骏会(通过Windows
API)发出1个I库罗德P(I/O Request
Packet)。当设备准备伏贴,就会找出一个它“最想处理”的I揽胜极光P(例如2个读取离当前磁头近年来的数据的伸手)并拓展处理,处理实现后装置将会(通过Windows)交还二个意味工作达成的I酷威P。CL福特Explorer会为各样进度创建1个IOCP(I/O
Completion
Port)并和Windows操作系统同台珍贵。IOCP中一经被放入表示完结的I大切诺基P之后(通过内部的ThreadPool.BindHandle完结),CL翼虎就会飞速分配二个可用的线程用于后续接下去的职务。

② 、不必管理和维护生活周期短暂的线程,不用在开创时为其分配财富,在其举办完职责之后自由能源。

 不过事实上,使用Windows
API编写IOCP极度复杂。而在.NET中,由于要求迎合标准的APM(异步编制程序模型),在使用方便的还要也扬弃一定的控制能力。因而,在一部分确实必要高吞吐量的时候(如编写服务器),不少开发人士依旧会采用直接使用Native
Code编写相关代码。不过在多方面的处境下,.NET中应用IOCP的异步IO操作已经足以赢得足够完美的习性了。使用APM格局在.NET中选取异步IO十二分不难,如下:

三 、线程池会根据当下系统个性对池内的线程进行优化处理。

 static void Main(string[] args)

总的说来使用线程池的职能正是缩减创制和销毁线程的连串开发。在.NET中有多个线程的类ThreadPool,它提供了线程池的田管。

 {

ThreadPool是多少个静态类,它从未构造函数,对外提供的函数也整个是静态的。在这之中有一个QueueUserWorkItem方法,它有三种重载方式,如下:

 WebRequest request = HttpWebRequest.Create(“”);

public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback
callBack):将艺术排入队列以便执行。此方法在有线程池线程变得可用时实施。

 request.BeginGetResponse(HandleAsyncCallback, request);

public static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback
callBack,Object
state):将艺术排入队列以便执行,并内定包罗该措施所用数据的对象。此措施在有线程池线程变得可用时实施。

 }

QueueUserWorkItem方法中利用的的WaitCallback参数表示一个delegate,它的申明如下:

 static void HandleAsyncCallback(IAsyncResult ar)

public delegate void WaitCallback(Object
state)

 {

只要须求传递任务音讯能够动用WaitCallback中的state参数,类似于ParameterizedThreadStart委托。

 WebRequest request = (WebRequest)ar.AsyncState;

上边是三个ThreadPool的事例,代码如下:

 WebResponse response = request.EndGetResponse(ar);

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 // more operations…

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

 BeginGetResponse将发起2个选取IOCP的异步IO操作,并在终结时调用HandleAsyncCallback回调函数。那么,这一个回调函数是由哪儿的线程执行的啊?没错,正是风传中“IO线程池”的线程。.NET在二个进程中准备了四个线程池,除了上篇小说中所提到的CLHaval线程池之外,它还为异步IO操作的回调准备了二个IO线程池。IO线程池的特色与CL景逸SUV线程池类似,也会动态地成立和销毁线程,并且也负有最大值和最小值(能够参见上一篇文章列举出的API)。

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 只可惜,IO线程池也唯有是那“一整个”线程池,CL帕杰罗线程池的弱点IO线程池也包涵万象。例如,在行使异步IO形式读取了一段文本之后,下一步操作往往是对其展开解析,那就进去了总计密集型操作了。但对于总括密集型操作来说,如若应用全部IO线程池来执行,大家鞭长莫及有效的控制某项职分的运算能力。由此在多少时候,大家在回调函数内部会把计算义务再度交还给独立的线程池。这么做从理论上看会增大线程调度的支付,不超过实际在境况还得看现实的测验评定数据。假使它真的变成影响属性的关键因素之一,大家就大概须要运用Native
Code来调用IOCP相关API,将回调职责一贯提交独立的线程池去实施了。

using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadPoolDemo tpd1 = new ThreadPoolDemo();
            tpd1.Work();
            Thread.Sleep(5000);
            Console.WriteLine("OK");
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

 我们也得以使用代码来操作IO线程池,例如上边这些接口正是向IO线程池递交1个职分:

Program

public static class ThreadPool

 

 {

运用ThreadPool调用工作线程和IO线程的范例

 public static bool UnsafeQueueNativeOverlapped(NativeOverlapped*
overlapped);

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 }

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(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);
            asyncWriteFile();
            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 ");
        }


        #region 异步读取文件模块
        private static void asyncReadFile()
        {
            byte[] byteData = new byte[1024];
            FileStream stream = new FileStream(@"D:\123.txt", FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite, FileShare.ReadWrite, 1024, 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, 0, (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(2000);
            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, 1024, 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, 0, (int)bytes.Length, new AsyncCallback(Callback), stream);
            PrintMessage("AsyncWriteFile Method");
        }

        static void Callback(IAsyncResult result)
        {
            //显示线程池现状
            Thread.Sleep(2000);
            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());
        }
    }
}

  NativeOverlapped包括了3个IOCompletionCallback回调函数及一个缓冲对象,能够由此Overlapped对象创设。Overlapped会包涵三个被固定的半空中,这里“固定”的意思表示不会因为GC而招致地点变更,甚至不会被换到到硬盘上的Swap空间去。这么做的目标是投其所好IOCP的渴求,不过很明朗它也会下落程序品质。由此,我们在实质上编制程序中差不离不会选用那个办法3。

Program

 

线程池中放入异步操作

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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(2));
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            const int x = 1;
            const int y = 2;
            const string lambdaState = "lambda state 2";

            ThreadPool.QueueUserWorkItem(AsyncOperation);
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));

            ThreadPool.QueueUserWorkItem(AsyncOperation, "async state");
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));

            ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => {
                Console.WriteLine("Operation state: {0}", state);
                Console.WriteLine("Worker thread id: {0}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
            }, "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(2));
            }, "lambda state");

            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
        }
    }
}

Program

 

线程池同步操作

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using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class ThreadPoolDemo
    {
        static object lockobj = new object();
        static int Count = 0;
        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(2000);
            //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

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using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{

    class Program
    {
        //设定任务数量 
        static int count = 10;
        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 = 0; 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 = 0; i < count; i++)
            {
                Thread.Sleep(2000);
                Console.WriteLine("当前运算结果:{0},Count={1},当前子线程id:{2} 的状态:{3}", i, i + 1, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Thread.CurrentThread.ThreadState);
            }
        }

    }
}

Program

 

线程池中的废除操作

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using System;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{

    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();
            Console.ReadLine();
        }

        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());
        }
    }
}

Program

 

Thread与ThreadPool的三个属性相比

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using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            const int numberOfOperations = 300;
            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 = 0; 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 = 0; i < numberOfOperations; i++)
                {
                    ThreadPool.QueueUserWorkItem(_ => {
                        Console.Write("{0},", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
                        Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.1));
                        countdown.Signal();
                    });
                }
                countdown.Wait();
                Console.WriteLine();
            }
        }
    }
}

Program

 

 

 

 

 

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