C#：ThreadPool 实现高效多线程处理

news2024/11/24 19:34:41

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1、简述

在现代软件开发中，提升应用程序的并发能力和性能是一个重要的任务。C# 提供了多种实现并发的方式，其中，ThreadPool（线程池）是一个非常有用的工具。本文将介绍 ThreadPool 的基本概念、使用方法，并通过详细示例展示如何在实际应用中使用它。
在这里插入图片描述

2、什么是 ThreadPool？

ThreadPool 是一个管理线程的池，线程池中的线程可以被重复使用，用于执行多个任务。使用线程池可以减少创建和销毁线程的开销，提高应用程序的性能。线程池会自动管理线程的生命周期，优化资源的使用。

2.1 优势

性能提升：减少线程创建和销毁的开销。
资源管理：线程池自动管理线程，避免了手动管理线程资源的复杂性。
简化代码：通过简单的 API 调用，可以实现复杂的并发任务处理。

2.2 在什么情况下使用线程池？

单个任务处理的时间比较短
需要处理的任务的数量大

设置ThreadPool最大和最小线程数：

ThreadPool.SetMaxThreads(5, 5);
ThreadPool.SetMinThreads(1, 1);

2.3 使用 ThreadPool

使用 ThreadPool 非常简单。通过 ThreadPool.QueueUserWorkItem 方法可以将一个任务排队到线程池中等待执行。以下是一个基本示例：

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("主线程开始");

        // 将任务排队到线程池中
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(DoWork), "任务1");
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(DoWork), "任务2");

        Console.WriteLine("主线程结束");
        
        // 让主线程等待一段时间以便观察线程池中的任务执行情况
        Thread.Sleep(3000);
    }

    static void DoWork(object state)
    {
        string taskName = (string)state;
        Console.WriteLine($"{taskName} 开始");

        // 模拟一个工作
        Thread.Sleep(1000);

        Console.WriteLine($"{taskName} 结束");
    }
}

在这个示例中，我们创建了两个任务并将它们排队到线程池中。主线程继续执行，并在末尾等待一段时间以便观察线程池中的任务执行情况。

3、样例

下面是一个更复杂的示例，展示了如何使用线程池处理大量任务，并在任务完成后进行一些合并操作。

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("主线程开始");

        int taskCount = 10;
        CountdownEvent countdown = new CountdownEvent(taskCount);

        for (int i = 0; i < taskCount; i++)
        {
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>
            {
                int taskId = (int)state;
                DoWork(taskId);
                countdown.Signal();
            }, i);
        }

        // 等待所有任务完成
        countdown.Wait();

        Console.WriteLine("所有任务完成");
        Console.WriteLine("主线程结束");
    }

    static void DoWork(int taskId)
    {
        Console.WriteLine($"任务 {taskId} 开始");

        // 模拟一个工作
        Thread.Sleep(new Random().Next(500, 2000));

        Console.WriteLine($"任务 {taskId} 结束");
    }
}