一个简单的线程池实现

简介
服务器程序利用线程技术响应客户请求已经司空见惯,可能您认为这样做效率已经很高，但您有没有想过优化一下使用线程的方法。该文章将向您介绍服务器程序如何利用线程池来优化性能并提供一个简单的线程池实现。
本段组成部分
1、线程池管理器（ThreadPoolManager）:用于创建并管理线程池
2、工作线程（WorkThread）: 线程池中线程
3、任务接口（Task）:每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行。
4、任务队列:用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。
本段技术背景
在面向对象编程中，创建和销毁对象是很费时间的，因为创建一个对象要获取内存资源或者其它更多资源。在Java中更是如此，虚拟机将试图跟踪每一个对象，以便能够在对象销毁后进行垃圾回收。所以提高服务程序效率的一个手段就是尽可能减少创建和销毁对象的次数，特别是一些很耗资源的对象创建和销毁。如何利用已有对象来服务就是一个需要解决的关键问题，其实这就是一些"池化资源"技术产生的原因。比如大家所熟悉的数据库连接池正是遵循这一思想而产生的，本文将介绍的线程池技术同样符合这一思想。
目前，一些著名的大公司都特别看好这项技术，并早已经在他们的产品中应用该技术。比如IBM的WebSphere，IONA的Orbix 2000在SUN的 Jini中，Microsoft的MTS（Microsoft Transaction Server 2.0），COM+等。
编辑本段功能
应用程序可以有多个线程，这些线程在休眠状态中需要耗费大量时间来等待事件发生。其他线程可能进入睡眠状态，并且仅定期被唤醒以轮循更改或更新状态信息，然后再次进入休眠状态。为了简化对这些线程的管理，.NET框架为每个进程提供了一个线程池，一个线程池有若干个等待操作状态，当一个等待操作完成时，线程池中的辅助线程会执行回调函数。线程池中的线程由系统管理，程序员不需要费力于线程管理，可以集中精力处理应用程序任务。
本段相关信息
何时不使用线程池线程：
●如果需要使一个任务具有特定优先级
●如果具有可能会长时间运行（并因此阻塞其他任务）的任务
●如果需要将线程放置到单线程单元中（线程池中的线程均处于多线程单元中）
●如果需要永久标识来标识和控制线程，比如想使用专用线程来终止该线程，将其挂起或按名称发现它
System.ThreadingPool类实现了线程池，这是一个静态类，它提供了管理线程的一系列方法
Threading.QueueUserItem方法在线程池中创建一个线程池线程来执行指定方法（用委托WaitCallBack表示），并将该线程排入线程池的队列等待执行。
public static BooleanQueueUserWorkItem(WaitCallbackwc,Object state);
本段传递参数
调用QueueUserWorkItem时传入的Object类型参数传递到任务过程，可以通过这种方式来向任务过程传递参数。如果任务过程需要多个参数，可以定义包含这些数据的类，并将其强制转换为Object数据类型。
本段应用范围
1、需要大量的线程来完成任务，且完成任务的时间比较短。 WEB服务器完成网页请求这样的任务，使用线程池技术是非常合适的。因为单个任务小，而任务数量巨大，你可以想象一个热门网站的点击次数。 但对于长时间的任务，比如一个Telnet连接请求，线程池的优点就不明显了。因为Telnet会话时间比线程的创建时间大多了。
2、对性能要求苛刻的应用，比如要求服务器迅速响应客户请求。
3、接受突发性的大量请求，但不至于使服务器因此产生大量线程的应用。突发性大量客户请求，在没有线程池情况下，将产生大量线程，虽然理论上大部分操作系统线程数目最大值不是问题，短时间内产生大量线程可能使内存到达极限，并出现"OutOfMemory"的错误。
本段示例
线程池
// ThreadPool.cs
// 线程池示例
using System;
using System.Threading;
public class Test
{
// 存放要计算的数值的字段
static double number1 = -1;
static double number2 = -1;
public static void Main()
{
// 获取线程池的最大线程数和维护的最小空闲线程数
int maxThreadNum, portThreadNum;
int minThreadNum;
ThreadPool.GetMaxThreads(out maxThreadNum, out portThreadNum);
ThreadPool.GetMinThreads(out minThreadNum, out portThreadNum);
Console.WriteLine("最大线程数：", maxThreadNum);
Console.WriteLine("最小空闲线程数：", minThreadNum);
// 函数变量值
int x = 15600;
// 启动第一个任务：计算x的8次方
Console.WriteLine("启动第一个任务：计算"+{0}+"的8次方。", x);
ThreadPool.QueueUserWorkItem(newWaitCallback(TaskProc1), x);
// 启动第二个任务：计算x的8次方根
Console.WriteLine("启动第二个任务：计算"+{0}+"的8次方根。", x);
ThreadPool.QueueUserWorkItem(newWaitCallback(TaskProc2), x);
// 等待，直到两个数值都完成计算
while (number1 == -1 || number2 == -1) ;
// 打印计算结果
Console.WriteLine("y() = ", x, number1 + number2);
}
// 启动第一个任务：计算x的8次方
static void TaskProc1(object o)
{
number1 = Math.Pow(Convert.ToDouble(o), 8);
}
// 启动第二个任务：计算x的8次方根
static void TaskProc2(object o)
{
number2 = Math.Pow(Convert.ToDouble(o), 1.0 / 8.0);
}
}
池结构
[HostProtection(SecurityAction.LinkDemand, Synchronization = true, ExternalThreading = true)]
public static class ThreadPool
{
[Obsolete("ThreadPool.BindHandle(IntPtr) has been deprecated. Please use ThreadPool.BindHandle(SafeHandle) instead.", false),SecurityPermission(SecurityAction.Demand, Flags = SecurityPermissionFlag.UnmanagedCode)]
public static bool BindHandle(IntPtr osHandle)
{
return BindIOCompletionCallbackNative(osHandle);
}
{
if (osHandle == null) { throw new ArgumentNullException("osHandle"); }
bool flag = false;
bool success = false;
RuntimeHelpers.PrepareConstrainedRegions();
try { osHandle.DangerousAddRef(ref success);
flag = BindIOCompletionCallbackNative(osHandle.DangerousGetHandle());
} finally {
if (success) {
osHandle.DangerousRelease();
}
}
return flag;
}