C#多线程之线程池ThreadPool用法

线程池ThreadPool是什么

在程序运行过程中，有时会出现需要进行并发处理的情况。与传统的线程操作（Thread类）相比，线程池可以更好地管理线程资源，提高线程的复用率，避免了频繁创建和销毁线程的开销，从而提高了程序的性能和稳定性。

线程池通过预先创建一组线程并维护这些线程，让它们在没有工作时处于等待状态，一旦有工作需要处理，就将工作丢进线程池中，由池中的线程去执行。线程池还可以统计线程活动情况、限制可并发的线程数、管理线程的状态等等。.NET Framework提供了ThreadPool类来实现线程池功能。

线程池ThreadPool基本用法

创建线程池

指定最大线程数和完成队列大小，在开始使用线程池之前必须先创建一个。

ThreadPool.SetMaxThreads(int workerThreads, int completionPortThreads);

提交任务

方式1：将工作对象WaitCallback类型作为参数传递。

ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(Process), data);

方式2：Lambda表达式传递。

ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>
{
    // do something    
}, null);

注意：如果需要将一个变量传递给任务，最好通过Lambda表达式把变量赋值给state参数，避免在多线程的情况下出现竞争条件。

线程池常用方法

1. 获取当前线程池中可用的工作线程数和已完成的异步 I/O 操作线程数:

ThreadPool.GetAvailableThreads(out int workerThreads, out int completionPortThreads);
Console.WriteLine($"线程池中可用的工作线程数：{workerThreads}\n线程池中已完成的异步 I/O 操作线程数：{completionPortThreads}\n");

1. 获取已请求的线程数和已完成的异步 I/O 操作数:

ThreadPool.GetMaxThreads(out int workerThreads, out int completionPortThreads);
Console.WriteLine($"线程池中请求的工作线程数：{workerThreads}\n线程池中已完成的异步 I/O 操作线程数：{completionPortThreads}\n");

1. 获取等待执行的工作项数量:

int availableWorkerThreads, availableCompletionPortThreads;
ThreadPool.GetAvailableThreads(out availableWorkerThreads, out availableCompletionPortThreads);
Console.WriteLine($"线程池中等待处理的工作项数：{availableWorkerThreads}\n");

线程池ThreadPool使用示例

示例1：线程池调用简单方法

创建一个线程池，使用QueueUserWorkItem方法异步调用方法WorkProcess:

static void WorkProcess(object state)
{
    Console.WriteLine($"线程池处理方法：{state}");
}

static void Main(string[] args)
{
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(WorkProcess),"Welcome to ThreadPool");
    Console.ReadLine();
}

输出结果为：

线程池处理方法：Welcome to ThreadPool

示例2：线程池处理复杂计算操作

使用QueueUserWorkItem异步调用方法Calculate，模拟一个大量耗时的计算操作，通过ManualResetEvent控制等待线程池中的线程都处理完成之后再输出结果。

static void Calculate(object state)
{
    Thread.Sleep(5000); // 模拟一个耗时计算操作
    int n = (int)state;
    Console.WriteLine($"线程池处理结果：{n * n}");
    mre.Set(); // 所有线程都处理完成退出等待状态
}

static ManualResetEvent mre = new ManualResetEvent(false);

static void Main(string[] args)
{
    int count = 10;
    for (int i = 0; i < count; i++)
    {
        ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(Calculate), i);
    }
    mre.WaitOne(); // 等待所有线程都处理完再输出结果
    Console.WriteLine("所有线程池中的线程都已处理完毕！");
    Console.ReadLine();
}

输出结果为：

线程池处理结果：0
线程池处理结果：1
线程池处理结果：4
线程池处理结果：9
线程池处理结果：16
线程池处理结果：25
线程池处理结果：36
线程池处理结果：49
线程池处理结果：64
线程池处理结果：81
所有线程池中的线程都已处理完毕！

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