Thread基础-计算限制的异步操作(CLR)

本章笔记内容：

• 闲话
• CLR线程池基础；
• 执行简单的计算限制操作；
• 执行上下文；
• 协作式取消；

闲话

该笔记记录的是Jiffrey Richter《CLR via C#》 3rd Edition的chapter 26 Compute-Bound Asynchronous Operations的前四节内容。

Jiffrey Richter《CLR via C#》3rd Edition下载地址：这里 或者 wowebook中找。

在这里你能过找到一些简单的执行异步操作的例子。

CLR线程池基础

所谓线程池，通俗地讲，就是一大堆线程的集合，可以给你的应用程序所使用。但是，线程池刚初始化时，是没有一个线程的。主要是因为，太多的线程会消耗内存资源和降低性能。当你的application需要进行异步计算，某些方法进入线程池队列，线程池创建第一个线程。由于创建线程有个performance hit，所以当线程池中德线程完成任务后，不会被destroy。相反地，返回给线程池等待下个调用，这样就没有产生performance hit了。

上述情况是只有一个线程或少量线程请求调用，当你的application产生大量请求时，线程池首先会试着用一个线程来完成。但当application请求适度大于线程的处理速度，这时另外的线程就创建了。因此，线程池是会创建尽可能少得线程来处理application的请求，保障了performance。

线程池把所有请求处理完后，也木有产生新的请求。在一个周期后，线程会自杀。这样就不会浪费内存资源。

所以，线程池会自我权衡，建立少量线程来减少损耗；建立更多的线程来提高效率。

线程池中的线程分为：worker thread 和I/O thread。

以下是使用线程池的方法(在threadPool class中定义)：

Static Boolean QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack);

Static Boolean QueueUserWorkItem(WaitCallback callBack, Object state);

Sysytem.Threading.WaitCallback委托类定义如下：

delegate void WaitCallback(Object state);

Coding一个：

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("Main thread.");
    Thread.Sleep(1000);
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(state =>
    {
        Console.WriteLine("Other thread");
        Thread.Sleep(1000);
    });
    Console.WriteLine("Main thread is doing other work");
    Thread.Sleep(1000);
    Console.WriteLine("Hit <Enter> to end this program...");
    Console.ReadKey();
}

 

Run 输出：

Main thread.
Main thread is doing other work
Other thread

也可能输出：

Main thread.
Main thread is doing other work
Other thread

执行上下文

每个线程都有一个执行上下文(Execution Contexts)。执行上下文包含security setting(compressed stack, Thread`s Principal property and Windows identity)、host setting(详细见System.Threading.)HostExecutionContextManager) 和 logical call context data(详细见System.Runtime.Remoting.Messaging.CallContext的方法——LogicalSetData和LogicalGetData)。

当前线程开启一个线程(helper thread)时，当前的执行上下文会自动流到helper thread，这样保障了security setting和host setting的一致性。执行上下文的复制到新线程是要性能损耗的。在System.Thread中有一个类叫ExecutionContext可以控制执行上下文的流动。

ExecutionContext类似于：

public sealed class ExecutionContext ： IDisposable, ISerializable

{

[SecurityCritical]

public static AsyncFlowControl  SuppressFlow();

public static void RestoreFlow();

public static Boolean IsFlowSuppressed();
}

你能够使用ExecutionContext 控制执行上下文流动，从而提高应用程序的性能，在服务程序中能得到显著地提高，而在客户端程序不会很有效。当然，为了不让新的线程使用执行上下文中的数据时使用该类实现。

附上一个简单的例子：

CallContext.LogicalSetData("Name", "LiLin");
ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => Console.WriteLine("My name is {0}", CallContext.LogicalGetData("Name")));

ExecutionContext.SuppressFlow();
ThreadPool.QueueUserWorkItem(state => Console.WriteLine("My name is {0}", CallContext.LogicalGetData("Name")));

ExecutionContext.RestoreFlow();

输出

My name is LiLin
My name is

 

协作式取消

MicroSoft .NET Framework为取消操作提供一标准模式，叫做协作式。换句话说，你可以明确规定你的操作可以被取消，这对于耗时的肌酸异步限制操作很有用。

实现协作式取消，会用到System.Threading.CancellationTokenSource这个类，这个类的定义类似于：

public sealed class CancellationTokenSource : IDisposable

{

public CancellationTokenSource ();

public void Dispose();

 

public Boolean IsCancellationRequested { get ; }

public CancellationToken Token { get ; }

 

public void Canel();

public void Cancel( Boolean throwOnFirstException);
}

CancellationTokenSource 是引用类型，而CancellationToken 是值类型，定义类似于：

public struct CancellationToken

{

public Boolean isCanllationRequested { get; }

public void ThrowIfCancellationRequested();

 

public WaitHandle WaitHandle { get; }

public static CancellationToken None { get; };

public Boolean CanBeCanceled { get ; }

 

public CancellationTokenRegistration Register( Action<Object> callback, Object state, Boolean useSynchronizationContecxt);
}

一个简单的例子：

CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
ThreadPool.QueueUserWorkItem(o => LongTimeCalculate(cts.Token, 20));
Console.WriteLine("Press <ENTER> to cancel the calculate.");
Console.ReadKey();
cts.Cancel();

Press <ENTER> to cancel the calculate.
Calculate is cancelled!
Done!

假如你不想让这个calculate方法被取消，可以使用CancellationToken类中的静态None属性。

如果，你想通过一个CancellationTokenSource 协作式取消一个或多个方法，可以使用CancellationToken`s Register方法。关于这个方法，你可以传入一个Action<Object>的委托，一个state值，一个布尔值指定是否在调用该委托时使用同步执行上下文(SynchronizationContext)。

CancellationToken`s Register方法返回一个CancellationTokenRegistration：

public struct CancellationTokenRegistration ： IEquatable<CancellationTokenRegistration>, IDisposable

{

public void Dispose();

…
}

因此，可以调用Dispose移除一个register方法。

下面简单的使用CancellationToken`s Register方法：

CancellationTokenSource cts = new CancellationTokenSource();
cts.Token.Register(() => Console.WriteLine("Method 1"));
cts.Token.Register(() => Console.WriteLine("Method 2"));
cts.Cancel();

输出：

Method 2
Method 1