C# ThreadPool

摘要：
系列文章，从一个基本的代码说起，逐步探索 ThreadPool 的奥妙。

首先，看看线程池的样子：

从上图看出，线程池维护1个至n个线程，操作系统从请求队列中提取请求分配个线程池中的适合线程处理。

先写下如下的代码：

using System;
using System.Threading;

public class ThreadBase
{
    public static void Main ( ) {

        System.Threading.WaitCallback waitCallback = new WaitCallback ( MyThreadWork );

        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第一个线程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第二个线程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第三个线程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第四个线程" );
        Console.ReadLine ( );
    }

    public static void MyThreadWork ( object state ) {
        Console.WriteLine ( "线程现在开始启动…… {0}",(string)state );
        Thread.Sleep ( 10000 );
        Console.WriteLine ( "运行结束…… {0}",( string ) state );
    }
}

分析上面的代码：
一、首先定义了一个 System.Threading.WaitCallback 对象 waitCallback。
WaitCallback 是一个委托，表示线程池线程要执行的回调方法,它的原型如下：

[ComVisibleAttribute(true)] 
public delegate void WaitCallback (
    Object state
)

1、这里有一个 Callback 机制的问题，所谓的Callback 简单的理解就是由操作系统调用的函数，我们自己写的程序不需要调用。就像有个修理工到家里搞修理，你只需要告诉他钳子、螺丝刀、胶布等修理工具在什么地方 就行，而不要管他在什么时候、在什么地方怎样使用这些修理工具。
2、WaitCallback 的参数" Object state"，这个参数包含回调方法要使用的信息的对象。在接下来的情况中我再说。
既然 WaitCallback 委托的原型如此，那么我们就申明一个跟它的样子差不多的函数，这个函数就是要线程做的事情。

public static  void MyThreadWork ( object state )

这里函数中多了一个 "static"，这是因为Main的关系（更大一点就是因为C#语言机制的问题），如果WaitCallback 的对象不是在静态(static)方法中，这个static 是不需要的。

二、接着就是要执行的方法放入线程池中，以便操作系统执行。
我这里放置了四个方法要操作系统执行：

        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第一个线程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第二个线程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第三个线程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第四个线程" );

这里，我放置到线程池中的操作是一样的，当然也可以不一样，接下来说。

三、最后阻塞主线程，等待线程池中的线程执行

 Console.ReadLine ( );

如果忽略掉这个代码，则有可能看不到任何输出

好了，这是主线程做的事情了，接下来看看线程池中的线程做的事情。
这个很简单，就是将线程的参数输出，然后线程睡眠(sleep)一段时间，最后输出线程结束的信息。 

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好的，第一个问题，因为 WaitCallback 委托的原型决定了参数只能有一个 ( Object state )，那没有办法，我们只能将多个参数封装到一个Object 中，也就是 class 中。
第二个问题，要处理这个问题也很简单，就是再定义一个 WaitCallback 委托的对象，将它作为参数传递给ThreadPool.QueueUserWorkItem （）方法。这个对象可以在线程里面处理另外一类的工作。
代码如下：

using System;
using System.Threading;

public class App
{
    public static void Main ( ) {
        WaitCallback waitCallback = new WaitCallback ( MyThreadWork );

        WaitCallback waitCallback2= new WaitCallback ( MyThreadWork2 );     // 增加线程工作类型

        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第一个线程" );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback, "第二个线程" );

        MyState myState = new MyState ( "第三个线程",100);   // 增加自定义的线程参数类型
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback2, myState );
        ThreadPool.QueueUserWorkItem ( waitCallback2, new MyState("第四个线程",2) );

        Console.WriteLine ( "MyState 的 Number 值为: {0}", myState.Number );    // 读取线程改变后的 MyState
        Console.ReadLine ( );
    }

    public static void MyThreadWork ( object state ) {
        Console.WriteLine ( "MyThreadWork 开始启动 …… {0}", ( string ) state );
        Thread.Sleep ( 10000 );
        Console.WriteLine ( "运行结束…… {0}", ( string ) state );
    }

    // use MyState class 
    public static void MyThreadWork2 ( object state ) {
        Console.WriteLine ( "MyThreadWork2 开始启动…… {0},{1}", ( ( MyState ) state ).Info, ( ( MyState ) state ).Number );
        Thread.Sleep ( 10000 );
        ( ( MyState ) state ).Number += 1;      // 将 state的 Number 加 1
        Console.WriteLine ( "运行结束…… {0},{1}", ( ( MyState ) state ).Info, ( ( MyState ) state ).Number );
    }
}

public class MyState
{
    private string info;
    private int number;


    public MyState ( string info, int number ) {
        this.info = info;
        this.number = number;
    }

    public string Info {
        get {
            return this.info;
        }
        set {
            this.info = value;
        }
    }

    public int Number {
        get {
            return this.number;
        }
        set {
            this.number = value;
        }
    }
}

在代码里面，我尝试对三个问题都进行解决，但是，很遗憾，上面的代码只是解决了第1、2个问题。
虽然，我的MyThreadWork2 () 线程尝试对 MyState 的 Number 进行加1操作，但是，主线程的输出仍然可能是 100,如下所示：

MyState 的 Number 值为: 100
MyThreadWork 开始启动 …… 第一个线程
MyThreadWork 开始启动 …… 第二个线程
MyThreadWork2 开始启动…… 第三个线程,100
MyThreadWork2 开始启动…… 第四个线程,2
运行结束…… 第一个线程
运行结束…… 第二个线程
运行结束…… 第三个线程,101
运行结束…… 第四个线程,3

光从代码看，我们的输出 MyState 信息的代码应该是后面执行，想不到它居然在线程启动之前就执行了！
呵呵，这就是多线程！
看样子，我需要控制我的主线程——等所有的线程池中的线程都执行完成后，才接着执行主线程中输出 MyState 信息的代码。