C#多线程系列之资源池限制

背景介绍

在C#多线程编程中，经常需要对某些资源进行限制，例如同时只能有一定数量的线程使用某一资源，这时我们可以使用资源池技术来实现。

资源池的实现

资源池的实现原理比较简单，主要包括三个步骤：

1. 初始化资源池，将所有可用资源放入资源池中；
2. 线程从资源池中获取资源，使用资源；
3. 使用完成后，线程将资源放回资源池。

基于上述原理，我们可以通过以下几个步骤来实现资源池。

第一步：创建可用资源池

public class ResourcePool<T> where T : class
{
    private readonly ConcurrentBag<T> _available;

    public ResourcePool(IEnumerable<T> items)
    {
        _available = new ConcurrentBag<T>(items);
    }

    public ResourcePool(Func<T> itemFactory, int count)
    {
        _available = new ConcurrentBag<T>(Enumerable.Range(0, count).Select(x => itemFactory()));
    }
}

上述代码创建了一个泛型类，其中T是资源的类型，ConcurrentBag是一个线程安全的容器，支持快速的访问和修改，我们在这里作为可用资源池的实现。

第二步：获取资源

public bool TryGetResource(out T resource)
{
    return _available.TryTake(out resource);
}

TryGetResource方法是从可用资源池获取资源的方法，如果有可用的资源，则获取到资源并返回true，否则返回false。

第三步：释放资源

public void ReleaseResource(T resource)
{
    _available.Add(resource);
}

ReleaseResource方法是将资源放回可用资源池的方法。

示例一：数据库连接池

下面是一个数据库连接池的示例，我们使用SqlConnection作为资源，限制同时只能有3个连接。

public class SqlConnectionPool
{
    private static readonly ResourcePool<SqlConnection> _pool;

    static SqlConnectionPool()
    {
        _pool = new ResourcePool<SqlConnection>(
            Enumerable.Range(0, 3).Select(x => new SqlConnection(connectionStr)));
    }

    public static bool TryGetConnection(out SqlConnection conn)
    {
        return _pool.TryGetResource(out conn);
    }

    public static void ReleaseConnection(SqlConnection conn)
    {
        _pool.ReleaseResource(conn);
    }
}

我们使用了静态构造函数来初始化SqlConnection对象，并使用TryGetConnection和ReleaseConnection方法来获取和释放数据库连接。

示例二：线程池

下面是一个线程池的示例，我们使用Thread作为资源，限制同时只能有5个线程。

public class ThreadPool
{
    private static readonly ResourcePool<Thread> _pool;

    static ThreadPool()
    {
        _pool = new ResourcePool<Thread>(() => new Thread(() => { }), 5);
    }

    public static bool TryGetThread(out Thread thread)
    {
        return _pool.TryGetResource(out thread);
    }

    public static void ReleaseThread(Thread thread)
    {
        _pool.ReleaseResource(thread);
    }
}

我们使用了Lambda表达式来创建线程，并使用TryGetThread和ReleaseThread方法来获取和释放线程。

总结

通过以上的示例，我们可以看到资源池技术的应用非常广泛，有助于提高程序的性能和可靠性。但同时也需要注意控制资源的数量，避免过度使用导致程序出现资源竞争和阻塞问题。