《CLR via C#》之线程处理——任务调度器
《CLR via C#》之线程基础——任务调度器
FCL提供了两个派生子TaskScheduler的类型:线程池任务调度器(thread pool task scheduler),和同步上下文任务调度器(synchronization context task scheduler)。默认情况下都使用线程池任务调度器。
线程池任务调度器
通过TaskScheduler的静态Default属性获得默认任务调度器的引用。
设置线程池限制
线程池永远不应该设置最大线程数,因为可能发生饥饿。虽然CLR提供了相关函数——ThreadPool静态方法(强烈不建议调用):GetMaxThreads,SetMaxThreads,GetMinThreads,SetMinThreads和GetAvailableThreads。
CLR线程数的默认值大约是1000个线程,基本可以认为是无限制。因为在32位进程最大用户空间为2GB,加载完Win32和CLR等DLLs后,大约剩余1.5GB地址空间。每个线程都需要超过1MB的内存(用户模式栈,线程环境块TEB),所以最多大约有1360个线程。试图创建更多会抛出OutOfMemoryException。64位的进程提供8TB地址空间,理论上可以创建千百万个线程。
如何管理工作者线程
- ThreadPool.QueueUserWorkItem方法和Timer类
总是将工作项放到全局队列中。采用先入先出(FIFO)策略来由工作者线程处理这个队列。防止多个工作者线程同时从全局队列取工作项,增加了一个线程同步锁(有时会成为性能瓶颈)。 - 默认TaskScheduler来调度Task对象
非工作者线程调度Task时,总是将它添加到全局队列。工作者线程调度Task时,将它添加到本地队列。
工作者线程获取Task步骤如下:- 首先从本地队列查找一个Task,以后入先出(LIFO)算法。由于工作者线程是唯一访问本地队列头的线程,所以无需同步锁。
- 如果本地队列空了,会尝试从另一个工作者线程的本地队列尾部“偷”一个Task,这个过程要求一个线程同步锁。
- 如果所有的本地队列都空了,那么工作者线程会使用FIFO算法,从全局队列提取一个工作项。如果全局队列也空了,那么工作者线程会进入睡眠状态,等待事情发生,如果睡眠时间太长,会自己醒了,并销毁自身以释放线程占用的资源。
同步上下文任务调度器
同步上下文任务调度器适合提供图形用户界面的应用程序。比如Form,WPF,Silverlight和Windows Store。它将所有任务都调度给GUI线程,使任务代码更新UI组件。通过执行TaskScheduler的静态方法FormCurrentSynchronizeContext来获得同步上下文任务调度器的引用。
internal sealed class MyForm : Form
{
private readonly TaskScheduler m_syncContextTaskScheduler;
public MyForm()
{
// 获得一个同步上下文任务调度器的引用
m_syncContextTaskScheduler = TaskScheduler.FromCurrentSynchronizationContext();
Text = "Synchronization Context Task Scheduler Demo";
Visible = true; Width = 600; Height = 100;
}
private CancellationTokenSource m_cts;
protected override void OnMouseClick(MouseEventArgs e)
{
if (m_cts != null)
{ // An operation is in flight, cancel it
m_cts.Cancel(); 712 PART V Threading
m_cts = null;
}
else
{ // 操作正则进行,取消它
Text = "Operation running";
m_cts = new CancellationTokenSource();
// 默认任务调度器调度的Task,在线程池执行
Task<Int32> t = Task.Run(() => Sum(m_cts.Token, 20000), m_cts.Token);
// 下面的任务使用同步上下文任务调度器,在GUI线程上执行
t.ContinueWith(task => Text = "Result: " + task.Result,
CancellationToken.None, TaskContinuationOptions.OnlyOnRanToCompletion,
m_syncContextTaskScheduler);
t.ContinueWith(task => Text = "Operation canceled",
CancellationToken.None, TaskContinuationOptions.OnlyOnCanceled,
m_syncContextTaskScheduler);
t.ContinueWith(task => Text = "Operation faulted",
CancellationToken.None, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted,
m_syncContextTaskScheduler);
}
base.OnMouseClick(e);
}
}
自定义TaskScheduler派生类
微软在Parallel Extensions Extras包中提供了大量和任务相关的示例代码,比如:
- IOTaskScheduler
将任务排队给线程池的I/O线程而不是工作者线程。 - LimitedConcurrencyLevelTaskScheduler
这个任务调度器不允许超过n(一个构造器参数)个任务同时执行 - OrderedTaskScheduler
派生自LimitedConcurrencyLevelScheduler,n为1。 - ThreadPerTaskScheduler
为每个任务 创建单独的线程,不使用线程池。 - PrioritizingTaskScheduler
调用Prioritize指出一个Task在所有普通任务之前处理,Deprioritize相反。