C-细说多线程(上下)(转)

原文链接/leslies2/archive/2012/02/07/2310495.htm引言本文主要从线程的基础用法,CLR线程池当中工作者线程与I/O线程的开发,并行操作PLINQ等多个方面介绍多线程的开发。其中委托的Beginlnvoke方法以及回调函数最为常用。而I/〇线程可能容易遭到大家的忽略,其实在开发多线程系统,更应该多留意I/〇线程的操作。特别是在ASP.NET开发当中,可能更多人只会留意在客户端使用Ajax或者在服务器端使用UpdatePaneL其实合理使用I/O线程在通讯项目或文件下载时，能尽可能地减少iis的压カ。并行编程是Framework4.0中极カ推广的异步操作方式,更值得更深入地学习。希望本篇文章能对各位的学习研究有所帮助,当中有所错漏的地方敬请点评。目录ー、线程的定义二、线程的基础知识三、以Threadstart方式实现多线程四、CLR线程池的工作者线程五、CLR线程池的I/O线程六、异步SqlCommand七、并行编程与PLINOハ、计时器与锁一、线程的定义1进程、应用程序域与线程的关系进程（Process）是Windows系统中的一个基本概念,它包含着，ー个运行程序所需要的资源。进程之间是相对独立的,ー个进程无法访问另ー个进程的数据（除非利用分布式计算方式），ー个进程运行的失败也不会影响其他进程的运行,Windows系统就是利用进程把工作划分为多个独立的区域的。进程可以理解为ー个程序的基本边界。应用程序域（AppDomain）是ー个程序运行的逻辑区域,它可以视为ー个轻量级的进程,.NET的程序集正是在应用程序域中运行的，一个进程可以包含有多个应用程序域，•・个应用程序域也可以包含多个程序集。在ー个应用程序域中包含了一个或多个上下文context,使用上下文CLR就能够把某些特殊对象的状态放置在不同容器当中。线程(Thread)是进程中的基本执行单元,在进程入口执行的第一个线程被视为这个进程的主线程。在.NET应用程序中,都是以Main。方法作为入口的,当调用此方法时系统就会自动创建一个主线程。线程主要是由CPU寄存器、调用栈和线程本地存储器(ThreadLocalStorage,TLS)组成的。CPU寄存器主要记录当前所执行线程的状态,调用栈主要用于维护线程所调用到的内存与数据,TLS主要用于存放线程的状态信息。进程、应用程序域、线程的关系如下图,ー个进程内可以包括多个应用程序域,也有包括多个线程,线程也可以穿梭于多个应用程序域当中。但在同一个时刻,线程只会处于ー个应用程序域内。由于本文是以介绍多线程技术为主题,对进程、应用程序域的介绍就到此为止。关于进程、线程、应用程序域的技术，在“C#综合揭秘——细说进程、应用程序域与上下文”会有详细介绍。1.2多线程在单CPU系统的一个单位时间(timeslice)内,CPU只能运行单个线程,运行顺序取决于线程的优先级别。如果在单位时间内线程未能完成执行,系统就会把线程的状态信息保存到线程的本地存储器(TLS)中,以便下次执行时恢复执行。而多线程只是系统带来的ー个假像,它在多个单位时间内进行多个线程的切换。因为切换频密而且单位时间非常短暂,所以多线程可被视作同时运行。适当使用多线程能提高系统的性能,比如:在系统请求大容量的数据时使用多线程,把数据输出工作交给异步线程,使主线程保持其稳定性去处理其他问题。但需要注意一点,因为CPU需要花费不少的时间在线程的切换上,所以过多地使用多线程反而会导致性能的下降。返回目录

二、线程的基础知识System.Threading.Thread类System.Threading.Thread是用于控制线程的基础类,通过Thread可以捽制当前应用程序域中线程的创建、挂起、停止、销毁。它包括以下常用公共属性:属性名称说明Currentcontext获取线程正在其中执行的当前上下文。CurrentThread获取当前正在运行的线程。Executioncontext获取ー个Executioncontext对象,该对象包含有关当前线程的各种上ド文的信息。IsAlive获取・个值,该值指示当前线程的执行状态。IsBackground获取或设置ー个值,该值指示某个线程是否为后台线程。IsThreadPoolThread获取ー个值，该值指示线程是否属于托管线程池。ManagedThreadld获取当前托管线程的唯•标识符。Name获取或设置线程的名称。Priority获取或设置・个值,该值指示线程的调度优先级。ThreadState获取ー个值，该值包含当前线程的状态。线程的标识符ManagedThreadld是确认线程的唯一标识符,程序在大部分情况下都是通过Thread.ManagedThreadld来辨别线程的。而Name是ー个可变值,在默认时候,Name为ー个空值Null,开发人员可以通过程序设置线程的名称,但这只是ー个辅助功能。线程的优先级别,NET为线程设置了Priority属性来定义线程执行的优先级别，里面包含5个选项,其中Normal是默认值。除非系统有特殊要求，否则不应该随便设置线程的优先级别。成员名称Lowest说明可以将Thread安排在具有任何其他优先级的线程之后。BelowNormal可以将Thread安排在具有Normal优先级的线程之后,在具有Lowest优先级的线程之前。Normal默认选择。可以将Thread安排在具有AboveNormal优先级的线程之后,在具有BelowNormal优先级的线程之前。AboveNormal可以将Thread安排在具有Highest优先级的线程之后,在具有Normal优先级的线程之前。Highest可以将Thread安排在具有任何其他优先级的线程之前。

线程的状态通过Threadstate可以检测线程是处于Unstarted、Sleeping、Running等等状态,它比IsAlive属性能提供更多的特定信息。前面说过,ー个应用程序域中可能包括多个上下文,而通过Currentcontext可以获取线程当前的上下文。CurrentThread是最常用的ー个属性,它是用于获取当前运行的线程。2.1.4System.Threading.Thread的方法Thread中包括了多个方法来控制线程的创建、挂起、停止、销毁,以后来的例子中会经常使用。方法名称说明Abort()终止本线程。GetDomain()返冋当前线程正在其中运行的当前域。GetDomainld()返回当前线程正在其中运行的当前域Idolnterrupt()中断处于WaitSleepJoin线程状态的线程。Join()已重载。阻塞调用线程,直到某个线程终止时为止。Resume()继续运行已挂起的线程。Start()执行本线程。Suspend()挂起当前线程,如果当前线程已属于挂起状态则此不起作用Sleep()把正在运行的线程挂起•段时间。.5开发实例以下这个例子,就是通过Thread显示当前线程信息电staticvoidMain(string[]args)(Threadthread=Thread.CurrentThread;4 thread.Name="MainThread";stringthreadMessage=string.Format("ThreadID:{0}\nCurrentAppDomainld:{1}\n"+6 "CurrentContextld:{2}\nThreadName:{3}\n"+"ThreadState:{4}\nThreadPriority:{5}\n",thread.ManagedThreadld,Thread.GetDornainID(),Thread.Currenteontext.ContextID,thread.Name,thread.Threadstate,thread.Priority);Console.WriteLine(threadMessage);Console.ReadKey();运行结果System.Threading命名空间在System.Threading命名空间内提供多个方法来构建多线程应用程序,其中ThreadPool与Thread是多线程开发中最常用到的,在.NET中专门设定了一个CLR线程池专门用于管理线程的运行,这个CLR线程池正是通过ThreadPool类来管理。而Thread是管理线程的最直接方式，下面几节将详细介绍有关内容。类说明AutoResetEvent通知正在等待的线程已发生事件。无法继承此类。Executioncontext管理当前线程的执行上下文。无法继承此类。Interlocked为多个线程共享的变量提供原子操作。Monitor提供同步对对象的访问的机制。Mutexー个同步基元,也可用于进程间同步。Thread创建并控制线程,设置其优先级并获取其状态。ThreadAbortException在对Abort方法进行调用时引发的异常。无法继承此类。ThreadPool提供ー个线程池,该线程池可用于发送工作项、处理异步I/O,代表其他线程等待以及处理计时器。Timeout包含用丁•指定无限长的时间的常数。无法继承此类。Timer提供以指定的时间间隔执行方法的机制。无法继承此类。WaitHandle封装等待对共享资源的独占访问的操作系统特定的对象。在System.Threading中的包含了下表中的多个常用委托,其中ThreadStart、ParameterizedThreadStart是最常用到的委托。由Threadstart生成的线程是最直接的方式,但由Threadstart所生成并不受线程池管理。而ParameterizedThreadStart是为异步触发带参数的方法而设的,在下ーー节将为大家逐一细说。

委托说明Contextcallback表示要在新上下文中调用的方法。ParameterizedThreadStart表示在Thread上执行的方法。ThreadExceptionEventHandler发示将要处理Application的ThreadException事件的方法。Threadstart表示在Thread上执行的方法。TimerCallback表示处理来自Timer的调用的方法。WaitCallback表示线程池线程要执行的回调方法。WaitOrTimerCallback表示当WaitHandle超时或终止时要调用的方法。线程的管理方式通过Threadstart来创建一个新线程是最直接的方法,但这样创建出来的线程比较难管理,如果创建过多的线程反而会让系统的性能下载。有见及此,.NET为线程管理专门设置了一个CLR线程池,使用CLR线程池系统可以更合理地管理线程的使用。所有请求的服务都能运行于线程池中,当运行结束时线程便会回归到线程池。通过设置，能控制线程池的最大线程数量,在请求超出线程最大值时,线程池能按照操作的优先级别来执行,让部分操作处于等待状态,待有线程回归时再执行操作。基础知识就为大家介绍到这里,下面将详细介绍多线程的开发。返回目录三、以Threadstart方式实现多线程使用ThreadStart委托这里先以ー个例子体现一下多线程带来的好处,首先在Message类中建立一个方法ShowMessage(),里面显示了当前运行线程的Id,并使用Thread.Sleep(int)方法模拟部分工作。在main()中通过Threadstart委托绑定Message对象的ShowMessage()方法,然后通过Thread.Start()执行异步方法。电publicclassMessage(publicvoidShowMessage()(stringmessage=string.Format("Asyncthreadldis:{0}",6 Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);Console.WriteLine(message);89 for(intn=0;n<10;n++)1112Thread.Sleep(300);1112Console.WriteLine("Thenumberis:n+n.ToString());TOC\o"1-5"\h\z)}}class Program{staticvoidMain(string[]args)(Console.WriteLine("Mainthreadldis:"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);Messagemessage=newMessage();Threadthread=newThread(newThreadstart(message.ShowMessage));thread.Start();TOC\o"1-5"\h\zConsole.WriteLine("Dosomething !");Console.WriteLine("Mainthreadworkingiscomplete!");28}}小请注意运行结果,在调用Thread.Start。方法后,系统以异步方式运行Message.ShowMessage(),而主线程的操作是继续执行的,在Message.ShowMessageQ完成前,主线程已完成所有的操作。3.2使用ParameterizedThreadStart委托ParameterizedThreadStart委托与Threadstart委托非常相似,但ParameterizedThreadStart委托是面向带参数方法的。注意ParameterizedThreadStart对应方法的参数为object,此参数可以为ー个值对象,也可以为ー个自定义对象。publicclassPersonpublicstringNameget;set;publicintAge10get；11set;121315publicclassMessage1617对象,也可以为ー个自定义对象。publicclassPersonpublicstringNameget;set;publicintAge10get；11set;121315publicclassMessage1617publicvoidShowMessage(objectperson)1819if(person!=null)2122stringmessagestring.Format("\n{0}*sageis{1}!2122stringmessagestring.Format("\n{0}*sageis{1}!\nAsyncthreadldis:{2}"z23_person.Name,_person.Age,Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);24Console.WriteLine(message);2526for(intn=0;n<10;n++)2728Thread.Sleep(300);20Person_person=(Person)person;29Console.WriteLine("Thenumberis:"+n.ToString());293031323334classProgram34classProgram3536staticvoidMain(string[]args)373638Console.WriteLine("Mainthreadldis:"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);

3839Messagemessage=newMessage();//绑定带参数的异步方法Threadthread=newThread(newParameterizedThreadStart(message.ShowMessage));Personperson=newPerson();44 person.Name="Jack";person.Age=21;thread.Start(person);//启动异步线程TOC\o"1-5"\h\z48 Console.WriteLine("Dosomething !");Console.WriteLine("Mainthreadworkingiscomplete!");50})运行结果:前台线程与后台线程注意以上两个例子都没有使用Console.ReadKey(),但系统依然会等待异步线程完成后オ会结束。这是因为使用Thread.Start()启动的线程默认为前台线程,而系统必须等待所有前台线程运行结束后,应用程序域オ会自动卸载。在第二节曾经介绍过线程Thread有一个属性IsBackground,通过把此属性设置为true,就可以把线程设置为后台线程!这时应用程序域将在主线程完成时就被卸载,而不会等待异步线程的运行。挂起线程

法。め123456789101112131415161718192021222324252627282930313233为了等待其他后台线程完成后再结束主线程,就可以使用Thread.Sleep。方publicclassMessage{publicvoidShowMessage()(stringmessage=string.Format(w\nAsyncthreadldis:{〇}",Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);Console.WriteLine(message);for(intn=0;n<10;n++)(Thread.Sleep(300);Console.WriteLine("Thenumberis:"+n.ToString());)classProgram{staticvoidMain(string[]args)(Console.WriteLine("Mainthreadldis:"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);Messagemessage=newMessage();Threadthread=newThread(newThreadstart(message.ShowMessage));thread.IsBackground=true;thread.Start();Console.WriteLine("Dosomething !");Console.WriteLine("Mainthreadworkingiscomplete!");Console.WriteLine("Mainthreadsleep!");Thread.Sleep(5000);埼运行结果如下,此时应用程序域将在主线程运行5秒后自动结束

但系统无法预知异步线程需要运行的时间,所以用通过Thread.Sleep(int)阻塞主线程并不是-•个好的解决方法。有见及此,.NET专门为等待异步线程完成开发了另一个方法thread.Join。。把上面例子中的最后一行Thread.Sleep(5000)修改为thread.Join()—能保证主线程在异步线程thread运行结亲后才会终止。Suspend与Resume(慎用)Thread.Suspend()与Thread.Resume()是在Framework").0就已经存在的老方法了,它们分别可以挂起、恢复线程。但在Framework2.0中就已经明确排斥这两个方法。这是因为一旦某个线程占用了已有的资源,再使用Suspend〇使线程长期处于挂起状态,当在其他线程调用这些资源的时候就会引起死锁!所以在没有必要的情况下应该避免使用这两个方法。终止线程若想终止正在运行的线程,可以使用Abort()方法。在使用Abort〇的时候,将引发,ー个特殊异常ThreadAbortException〇若想在线程终止前恢复线程的执行，可以在捕获异常后,在catch(ThreadAbortExceptionex){...}中调用Thread.ResetAbort()取消终止。而使用Thread.Join〇可以保证应用程序域等待异步线程结束后オ终止运行。电staticvoidMain(string[]args){Console.WriteLine("Mainthreadldis:"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);Threadthread=newThread(newThreadstart(AsyncThread));thread.IsBackground=true;

10111213141516171819202122232425262728293031323334353637mberis380))；394041424344454647thread.Start();thread.Join();//以异步方式调用staticvoidAsyncThread()(try(stringmessage=string.Format(**\nAsyncthreadldis:｛〇｝",Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);Console.WriteLine(message);for(intn=0;n<10;n++)(//当n等于4时,终止线程if(n>=4)(Thread.CurrentThread.Abort(n);)Thread.Sleep(300);Console.WriteLine("Thenumberis:"+n.ToString());)｝catch(ThreadAbortExceptionex)(〃输出终止线程时n的值if(ex.Exceptionstate!=null)Console.WriteLine(string.Format("Threadabortwhenthenu：｛〇｝!”，ex.Exceptionstate.ToString//取消终止,继续执行线程Thread.ResetAbort();Console.WriteLine("ThreadResetAbort!");)//线程结束Console.WriteLine("ThreadClose!");运行结果如下

返回目录四、CLR线程池的工作者线程关于CLR线程池使用Threadstart与ParameterizedThreadStart建立新线程非常简单,但通过此方法建立的线程难于管理,若建立过多的线程反而会影响系统的性能。有见及此,.NET引入CLR线程池这个概念。CLR线程池并不会在CLR初始化的时候立刻建立线程，而是在应用程序要创建线程来执行任务时,线程池オ初始化ー个线程。线程的初始化与其他的线程一样。在完成任务以后,该线程不会自行销毁，而是以挂起的状态返回到线程池。直到应用程序再次向线程池发出请求时,线程池里挂起的线程就会再度激活执行任务。这样既节省了建立线程所造成的性能损耗,也可以让多个任务反复重用同一线程,从而在应用程序生存期内节约大量开销。注意、通过CLR线程池所建立的线程总是默认为后台线程,优先级数为ThreadPriority.Normal〇工作者线程与I/〇线程CLR线程池分为工作者线程(workerThreads)与I/O线程(completionPortThreads)两种,工作者线程是主要用作管理CLR内部对象的运作,I/O(Input/Output)线程顾名思义是用于与外部系统交换信息,I〇线程的细节将在下ー节详细说明。通过ThreadPool.GetMax(outintworkerThreads,outintcompletionPortThreads)和ThreadPool.SetMax(intworkerThreads,intcompletionPortThreads)两个方法可以分别读取和设置CLR线程池中エ作者线程与I/O线程的最大线程数。在Framework2.0中最大线程默认为25*CPU数,在Framewok3.0、4.0中最大线程数默认为250・CPU数,在近年13,15,17CPU出现后,线程池的最大值一般默认为1000、2000o若想测试线程池中有多少的线程正在投入使用,可以通过ThreadPool.GetAvailableThreads(outintworkerThreads,outintcompletionPortThreads)方法。

使用CLR线程池的工作者线程一一般有两种方式,•是直接通过ThreadPool.QueueUserWorkltem()方法,二是通过委托,下面将逐一细说。通过QueueUserWorkltem启动工作者线程ThreadPool线程池中包含有两个静态方法可以直接启动工作者线程:ー为ThreadPool.QueueUserWorkItem(WaitCallback)二为ThreadPool.QueueUserWorkltem(WaitCallback,Object)先把WaitCallback委托指向ー个带有Object参数的无返冋值方法,再使用ThreadPool.QueueUserWorkltem(WaitCallback)就可以异步启动此方法,此时异步方法的参数被视为null。〇classProgram{staticvoidMain(string[]args)(〃把CLR线程池的最大值设置为1000ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);//显示主线程启动时线程池信息ThreadMessage("Start");//启动工作者线程ThreadPool.QueueUserWorkltem(newWaitCallback(AsyncCallback));Console.ReadKey();TOC\o"1-5"\h\z}static void AsyncCallback(objectstate){Thread.Sleep(200);ThreadMessage("AsyncCallback");Console.WriteLine("Asyncthreaddowork!");}〃显示线程现状staticvoidThreadMessage(stringdata){stringmessage=string.Format("{0}\nCurrentThreadldis{1}",data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);26 Console.WriteLine(message);})〇运行结果使用ThreadPool.QueuellserWorkitem(WaitCallback,Object)方法可以把object对象作为参数传送到回调函数中。下面例子中就是把ー个string对象作为参数发送到回调函数当中。电classProgram{staticvoidMain(string[]args)4 (5 //把线程池的最大值设置为10006 ThreadPool.SetMaxThreads(1000,1000);7ThreadMessage("Start");9 ThreadPoo!,QueueUserWorkltem(newWaitCallback(AsyncCallback),"HelloElva");Console.ReadKey();11 }12static void AsyncCallback(objectstate){Thread.Sleep(200);ThreadMessage("AsyncCallback");stringdata=(string)state;Console.WriteLine("Asyncthreaddowork!\n"+data);TOC\o"1-5"\h\z)〃显示线程现状staticvoidThreadMessage(stringdata){stringmessage=string.Format("{0}\nCurrentThreadldis{1}",data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);Console.WriteLine(message);}

运行结果通过ThreadPooLQueueUserWorkltem启动工作者线程虽然是方便,但WaitCallback委托指向的必须是ー个带有Object参数的无返回值方法,这无疑是一种限制。若方法需要有返回值,或者带有多个参数，这将多费周折。有见及此,.NET提供了另一种方式去建立工作者线程,那就是委托。4委托类使用CLR线程池中的工作者线程,最灵活最常用的方式就是使用委托的异步方法,在此先简单介绍一下委托类。当定义委托后,.NET就会自动创建一个代表该委托的类,下面可以用反射方式显示委托类的方法成员(对反射有兴趣的朋友可以先参考一下“.NET基础篇——反射的奥妙”)电classProgram!delegatevoidMyDelegate();4staticvoidMain(string[]args)(MyDelegatedelegatel=newMyDelegate(AsyncThread);//显示委托类的几个方法成员varmethods=delegatel.GetType().GetMethods();if(methods!=null)foreach(Methodinfoinfoinmethods)Console.WriteLine(info.Name);Console.ReadKey();)}委托类包括以下几个重要方法E]/methods {System.Reflection.Methodlnfo[13])□.methods[0]{VoidInvoke。}El/methods[l]{System.IAsyncResultBeginInvoke(System.AsyncCallback,System.Object))E)/methods[2]{VoidEndlnvoke(System.IAsyncResult))publicclassMyDelegate:MulticastDelegate(publicMyDelegate(objecttarget,intmethodPtr);4 //调用委托方法publicvirtualvoidInvoke();6 〃异步委托publicvirtuallAsyncResultBeginlnvoke(AsyncCallbackcallback,objectstate);publicvirtualvoidEndlnvoke(lAsyncResultresult);9 )电当调用Invokeい方法时,对应此委托的所有方法都会被执行。而Beginlnvoke与Endlnvoke则支持委托方法的异步调用,由Beginlnvoke启动的线程都属于CLR线程池中的工作者线程,在下面将详细说明。4.5利用Beginlnvoke与Endlnvoke完成异步委托方法首先建立一个委托对象,通过lAsyncResultBeginlnvoke(stringname,AsyncCallbackcallback,objectstate)异步调用委托方法,Beginlnvoke方法除最后的两个参数外,其它参数都是与方法参数相对应的。通过Beginlnvoke方法将返回--个实现了System.IAsyncResult接口的对象,之后就可以利用Endlnvoke(lAsyncResult)方法就可以结束异步操作,获取委托的运行结果。classProgram{delegatestringMyDelegate(stringname);staticvoidMain(string[]args)(ThreadMessage("MainThread");//建立委托MyDelegatemyDelegate=newMyDelegate(Hello);//异步调用委托,获取计算结果lAsyncResultresult=myDelegate.Beginlnvoke("Leslie",null,null);13 //完成主线程其他工作

14 15 //等待异步方法完成,调用Endエ冋〇)＜〇(35丫的!^$ロ1い获取运行结果stringdata=myDelegate.Endlnvoke(result);Console.WriteLine(data);1819 Console.ReadKey();TOC\o"1-5"\h\z20 }2122 static stringHello(stringname)23 (24 ThreadMessage("AsyncThread");25 Thread.Sleep(2000); //虚拟异步工作26 return"Hello"+name;27 )2829 //显示当前线程staticvoidThreadMessage(stringdata)31 {stringmessage=string.Format("{0}\nThreadldis:{1}",

data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);Console.WriteLine(message);}}运行结果6善用IAsyncResuIt在以上例子中可以看见,如果在使用myDelegate.BeginInvoke后立即调用myDelegate.Endlnvoke,那在异步线程未完成工作以前主线程将处于阻塞状态,等到异步线程结束获取计算结果后,主线程才能继续工作,这明显无法展示出多线程的优势。此时可以好好利用lAsyncResult提高主线程的工作性能,IAsyncResult有以下成员:电publicinterfacelAsyncResult{objectAsyncState{get;}//objectAsyncState{get;}//获取用户定义的对象,它限定或包含关于异步操作ぬ1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435的信息。WailHandleAsyncWaitHandle{get;} //获取用于等待异步操作完成的WaiヒHandle。boolCompletedSynchronously{get;}//获取异步操作是否同步完成的指小。boolIsCompleted{boolIsCompleted{get;}//获取异步操作是否已完成的指示。电通过轮询方式,使用IsCompleted属性判断异步操作是否完成,这样在异步操作未完成前就可以让主线程执行另外的工作。classProgram(delegatestringMyDelegate(stringname);staticvoidMain(string[]args)(ThreadMessage("MainThread**);〃建立委托MyDelegatemyDelegate=newMyDelegate(Hello);//异步调用委托,获取计算结果lAsyncResultresult=myDelegate.BeginInvoke("Leslie",null,null);//在异步线程未完成前执行其他工作while(!result.IsCompleted){Thread.Sleep(200); //虚拟操作Console.WriteLine("Maintheaddowork!");)stringdata=myDelegate.Endlnvoke(result);Console.WriteLine(data);Console,ReadKey();)staticstringHello(stringname){ThreadMessage("AsyncThread");Thread.Sleep(2000);return"Hello**+name;}staticvoidThreadMessage(stringdata)(stringmessage=string.Format("{0}\nThreadldis:{1}**,data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);

36Console.WriteLine(message);3638 )运行结果:除此以外,也可以使用WailHandle完成同样的工作,WaitHandle里面包含有ー个方法Wait〇ne(inttimeout),它可以判断委托是否完成工作,在工作未完成前主线程可以继续其他工作。运行下面代码可得到与使用IAsyncResuIt.IsCompleted同样的结果,而且更简单方便。电namespaceTest(classProgram(delegatestringMyDelegate(stringname);staticvoidMain(string[]args)(ThreadMessage("MainThread");〃建立委托MyDelegatemyDelegate=newMyDelegate(Hello);//异步调用委托,获取计算结果lAsyncResultresult=myDelegate.BeginInvoke("Leslie",null,null);1617 while(!result.AsyncWaitHandle.Waitone(200))Console.WriteLine("Maintheaddowork!M);)stringdata=myDelegate.Endlnvoke(result);Console.WriteLine(data);2324 Console.ReadKey();TOC\o"1-5"\h\z25 }2627 static stringHello(string name)28 (29 ThreadMessage("AsyncThread");Thread.Sleep(2000);31 return"Hello"+name;32 }3334 static voidThreadMessage(stringdata)35 {36 stringmessage=string.Format("{0}\nThreadldis:{1}data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);Console.WriteLine(message);39 }40 }〇当要监视多个运行对象的时候,使用IAsyncResult.WaitHandle.Wait〇ne可就派不上用场了。幸好.NET为WaitHandle准备了另外两个静态方法:WaitAny(waitHandle[],int)与WaitAII(waitHandleロ,int)〇其中WaitAII在嗓待所有waitHandle完成后再返回ー个bool值。而WaitAny是等待其中一个waitHandle完成后就返回一个int,这个int是代表已完成waitHandle在waitHandle[]中的数组索引。下面就是使用WaitAII的例子,运行结果与使用IAsyncResult.lsCompleted相同。电classProgram(delegatestringMyDelegate(stringname);4staticvoidMain(string[]args)(ThreadMessage("MainThread");89 //建立委托MyDelegatemyDelegate=newMyDelegate(Hello);

12 //异步调用委托,获取计算结果lAsyncResultresult=myDelegate.BeginInvoke(HLeslie",null,null);1415 //此处可加入多个检测对象WaitHandle[]waitHandleList=newWaitHandle[]{result.AsyncWaitTOC\o"1-5"\h\zHandle, };while(!WaitHandle.WaitAll(waitHandleList,200)){Console.WriteLine("Maintheaddowork!M);)string data=myDelegate.Endlnvoke(result);Console.WriteLine(data);2324 Console.ReadKey();TOC\o"1-5"\h\z25 }2627 static stringHello(stringname)28 (29 ThreadMessage("AsyncThread");Thread.Sleep(2000);31 return"Hello"+name;32 }3334 static voidThreadMessage(stringdata)35 {36 stringmessage=string.Format("{0}\nThreadldis:{1}",data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);Console.WriteLine(message);39 }40 )电4.7回调函数使用轮询方式来检测异步方法的状态非常麻烦,而且效率不高,有见及此,.NET为!AsyncResultBeginlnvoke(AsyncCallback,object)准备了一个回调函数。使用AsyncCallback就可以或定一个方法作为向调函数，回调函数必须是带参数lAsyncResult且无返回值的方法:voidAsycnCallbackMethod(lAsyncResultresult)〇在Beginlnvoke方法完成后,系统就会调用AsyncCallback所绑定的回调函数,最后回调函数中调用XXXEndlnvoke(lAsyncResultresult)就可以结束异步方法,它的返回值类型与委托的返回值一致。

classProgramdelegatestringMyDelegate(stringname);staticvoidMain(string[]args)(ThreadMessage("MainThread");〃建立委托MyDelegatemyDelegate=newMyDelegate(Hello);//异步调用委托,获取计算结果myDelegate.BeginInvoke("Leslie"rnewAsyncCallback(Completed)fn//在启动异步线程后,主线程可以继续工作而不需要等待for(intn=0;n<6;n++)Console.WriteLine("Mainthreaddowork!");Console.WriteLine("");Console.ReadKey();|staticstringHello(stringname)(ThreadMessage("AsyncThread");Thread.Sleep(2000); い模拟异步操作return"\nHello"+name;staticvoidCompleted(lAsyncResultresult)(ThreadMessage("AsyncCompleted");//获取委托对象,调用Endlnvoke方法获取运行结果AsyncResult_result=(AsyncResult)result;MyDelegatemyDelegate=(MyDelegate)_resuit.AsyncDelegate;stringdata=myDelegate.Endlnvoke(_result);Console.WriteLine(data);}staticvoidThreadMessage(stringdata)(stringmessage=string.Format("{0}\nThreadldis:{1}",data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);123456789101112ull)13141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243Console.WriteLine(message);可以看到,主线在调用Beginlnvoke方法可以继续执行其他命令,而无需再等待了,这无疑比使用轮询方式判断异步方法是否完成更有优势。在异步方法执行完成后将会调用AsyncCallback所绑定的冋调函数,注意一点,回调函数依然是在异步线程中执行,这样就不会影响主线程的运行,这也使用回调函数最值得青味的地方。在回调函数中有一个既定的参数IAsyncResult,把lAsyncResult强制转换为AsyncResult后,就可以通过AsyncResult.AsyncDelegate获取原委托,再使用Endlnvoke方法获取计算结果。运行结果如下:如果想为回调函数传送・些外部信息,就可以利用Beginlnvoke(AsyncCallback,object)的最后ー个参数object,它允许外部向回调函数输入任何类型的参数。只需要在回调函数中利用AsyncResult.AsyncState就可以获取object对象。classProgramTOC\o"1-5"\h\z(public class Person{publicstringName;publicintAge;}delegatestringMyDelegate(stringname);11staticvoidMain(string[]args)1112131415161718192021222324erson)2526272829303132333435363738394041424344454647484950510；5253ThreadMessage("MainThread");〃建立委托MyDelegatemyDelegate=newMyDelegate(Hello);//建立Person对象Personperson=newPerson();person.Name="Elva";person.Age=27;//异步调用委托,输入参数对象person,获取计算结果myDelegate.BeginInvoke("Leslie",newAsyncCallback(Completed),p//在启动异步线程后,主线程可以继续工作而不需要等待for(intn=0;n<6;n++)Console.WriteLine("Mainthreaddowork!");Console.WriteLine("");Console.ReadKey();}staticstringHello(stringname)(ThreadMessage("AsyncThread");Thread.Sleep(2000);return"\nHello"+name;staticvoidCompleted(lAsyncResultresult)(ThreadMessage("AsyncCompleted");〃获取委托对象,调用Endinvoke方法获取运行结果AsyncResult_result=(AsyncResult)result;MyDelegatemyDelegate=(MyDelegate)_resuit.AsyncDelegate;stringdata=myDelegate.Endinvoke(_result);〃获取Person对象Personperson=(Person)result.AsyncState;stringmessage=person.Name+"*sageis"+person.Age.ToStringConsole.WriteLine(data+"\n"+message);

55staticvoidThreadMessage(stringdata)TOC\o"1-5"\h\z{stringmessage=string.Format(n{0}\nThreadldis:{1}n,

data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadld);Console.WriteLine(message);))〇运行结果:五、CLR线程池的I/O线程在前ー节所介绍的线程都属于CLR线程池的工作者线程,这ー节开始为大家介绍一下CLR线程池的I/O线程I/O线程是.NET专为访问外部资源所设置的ー种线程,因为访问外部资源常常要受到外界因素的影响,为了防止让主线程受影响而长期处于阻塞状态，.NET为多个I/O操作都建立起了异步方法，例如:FileStream.TCP/IP,WebRequest,WebService等等，而且每个异步方法的使用方式都非常类似,都是以BeginXXX为开始,以EndXXX结束，下面为大家ー•解说。异步读写FileStream需要在FileStream异步调用I/O线程，必须使用以下构造函数建立FileStream对象，并把useAsync设置为true。FileStreamstream=newFileStream(stringpath,FileModemode,FileAccessaccess,FileShareshare,intbufferSize,booluseAsync);其中path是文件的相对路径或绝对路径;mode确定如何打开或创建文件;access确定访问文件的方式；share确定文件如何进程共享；bufferSize是代表缓冲区大小,--般默认最小值为8,在启动异步读取或写入时,文件大小一般大于缓冲大小;userAsync代表是否后动异步I/O线程。注意:当使用BeginRead BeginWrite方法在执行大量读或写时效果更好,但对于少量的读/写,这些方法速度可能比同步读取还要慢,因为进行线程间的切换需要大量时间。异步写入FileStream中包含BeginWrite、EndWrite方法可以启动I/O线程进行异步写入。publicoverrideIAsyncResultBeginWrite(byte[]array,intoffset,intnumBytes,AsyncCallbackuserCallback,ObjectstateObject)publicoverridevoidEndWrite(IAsyncResultasyncResult)BeginWrite返回值为lAsyncResult,使用方式与委托的Beginlnvoke方法相似,最好就是使用回调函数,避免线程阻塞。在最后两个参数中,参数AsyncCallback用于绑定回调函数;参数。bject用于传递外部数据。要注意一点:AsyncCallback所绑定的回调函数必须是带单个IAsyncResult参数的无返回值方法。在例子中,把FileStream作为外部数据传递到回调函数当中,然后在回调函数中利用IAsyncResu11.AsyncState获取FileStreamヌ寸象,最后通过FileStream.EndWrite(IAsyncResult)结束写入。电classProgram(staticvoidMain(string[]args)(//把线程池的最大值设置为1000ThreadPool.SetMaxThreads(1000,1000);ThreadPooIMessage("Start");〃新立文件File.sourFileStreamstream=newFileStream("File.sour",FileMode.OpenOrCreate,FileAccess.ReadWrite,FileShare.ReadWrite,1024,true);byte[]bytes=newbyte[16384];stringmessage="Anoperating-systemThreadldhasnofixedrelationship ";bytes=Encoding.Unicode.GetBytes(message);//启动异步写入stream.BeginWrite(bytes,〇,(int)bytes.Length,newAsyncCallback(Callback),stream);stream.Flush();

Console.ReadKey();}static void Callback(lAsyncResult result){//显示线程池现状Thread.Sleep(200);ThreadPoolMessage("AsyncCallback");〃结束异步写入Filestreamstream =(Filestream)result.AsyncState;stream.EndWrite(result);stream.Close();}/ノ显示线程池现状staticvoidThreadPoolMessage(stringdata){inta,b;ThreadPool.GetAvailableThreads(outa,outb);39 stringmessage=string.Format(n{0}\nCurrentThreadldis{1}\n"+40 "WorkerThreadsis:{2}CompletionportThreadsis:{3}",data,Thread.CurrentThread.ManagedThreadld,a.ToString(),b.ToString());Console.WriteLine(message);))め由输出结果可以看到,在使用FileStream.BeginWrite方法后,系统将自动启动CLR线程池中I/O线程。5.1.2异步读取FileStream中包含BeginRead与EndRead可以异步调用I/O线程进行读取。publicoverrideIAsyncResultBeginRead(byte[]arrayjntoffset,intnumBytes,AsyncCallbackuserCallback,ObjectstateObject)publicoverrideintEndRead(IAsyncResultasyncResult)其使用方式与BeginWrite和EndWrite相似,AsyncCallback用于绑定回调函数;Object用于传递外部数据。在回调函数只需要使用lAsyncResut.AsyncState就可获取外部数据。EndWrite方法会返回从流读取到的字节数量。首先定义FileData类,里面包含FileStream对象,byte[]数组和长度。然后把FileData对象作为外部数据传到回调函数,在回调函数中,把lAsyncResult.AsyncState强制转换为RleData»然后通过FileStream.EndRead(IAsyncResult)结束读取。最后比较一下长度,若读取到的长度与输入的数据长度不一至,则抛出异常。.classProgramTOC\o"1-5"\h\z(publicclassFileData(publicFileStreamStream;publicintLength;publicbyte[]ByteData;)static voidMain(string[]args){//把线程池的最大值设置为1000ThreadPool.SetMaxThreads(1000,1000);ThreadPoolMessage("Start");ReadFile();Console.ReadKey();)static voidReadFile(){22 byte[]byteData=newbyte[80961024];FileStreamstream=newFileStream("Filel.sour",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FileData对象中,以附带属性方式送到回调函数FileDatafileData=newFileData();28fileData.Stream=stream;

2829 fileData.Length=(int)stream.Length;fileData.ByteData=byteData;3132 //启动异步读取stream.BeginRead(byteData,〇,fileData.Length,newAsyncCallback(Completed),fileData);34 )3536 static voidCompleted(lAsyncResultresult)37 (ThreadPoolMessage("Completed**);39//把AsyncResult.AsyncState转换为FileData对象,以FileStream.EndRead完成异步读取FileDatafileData=(FileData)result.AsyncState;intlength=fileData.Stream.EndRead(result);43 fileData.Stream.Close();44//如果读取到的长度与输入长度不一致,则抛出异常if(length!=fileData.Length)thrownewException("Streamisnotcomplete!**);4849 stringdata=Encoding.ASCII.GetString(fileData.ByteData,0,fileData.Length);Console.WriteLine(data.Substring(2,22));51 }5253 〃显示线程池现状54 staticvoidThreadPoolMessage(stringdata)55 {56 inta,b;ThreadPool.GetAvailableThreads(outa,outb);stringmessage=string.Format("+59 "WorkerThreadsis:{260 data,Thread.Currentng(),b.ToString());61 Console.WriteLine(message);62 )6364 }"{0}\nCurrentThreadldis{1}\n}CompletionPortThreadsis:{3}**,Thread.ManagedThreadld,a.ToStri由输出结果可以看・到,在使用FileStream.BeginRead方法后,系统将自动启动CLR线程池中I/O线程。

注意:如果你看到的测试结果正好相反:工作者线程为999,"〇线程为100〇,这是因为FileStream的文件容量小于缓冲值1024所致的。此时文件将会一次性读取或写入,而系统将启动工作者线程而非!/0线程来处理回调函数。5.2异步操作TCP/IP套接字在介绍TCP/IP套接字前先简单介绍ー下Networkstream类,它是用于网络访问的基础数据流。Networkstream提供了好几个方法控制套接字数据的发送与接收,其中BeginRead、EndRead>BeginWrite、EndWrite能够实现异步操作,而且异步线程是来自于CLR线程池的I/O线程。publicoverrideintReadByte()publicoverrideintRead(byte[]buffer,intoffset,intsize)publicoverridevoidWriteByte(bytevalue)publicoverridevoidWrite(byte[]buffer,intoffset,intsize)publicoverridelAsyncResultBeginRead(byte[]buffer,intoffset,intsize,AsyncCallbackcallback,Objectstate)publicoverrideintEndRead(IAsyncResuItresult)publicoverridelAsyncResultBeginWrite(byte[]buffer,intoffset,intsize,AsyncCallbackcallback,Objectstate)publicoverridevoidEndWrite(lAsyncResultresult)若要创建Networkstream»必须提供已连接的Socket〇而在.NET中使用TCP/IP套接字不需要直接与Socket打交道,因为.NET把Socket的大部分操作都放在System.Net.TcpListener和System.Net.Sockets.TcpCIient里面,这两个类大大地简化了Socket的操作。一般套接字对象Socket包含一个Accept()方法,此方法能产生阻塞来等待客户端的请求,而在TcpListener类里也包含了一个相似的方法publicTcpCIientAcceptTcpCIient〇用于等待客户端的请求。此方法将会返回ー个TcpCIient对象,通过TcpCIient的publicNetworkstream