一個自定義線程池的小Demo

在項目中如果是web請求時候，IIS會自動分配一個線程來進行處理，如果很多個應用程序共享公用一個IIS的時候，線程分配可能會出現一個問題（當然也是我的需求造成的）

之前在做項目的時候，有一個需求，就是當程序啟動的時候，希望能夠啟動一定數目的線程，然后每一個線程始終都是在運行的狀態，不進行釋放，然后循環去做一些事情。那么IIS的線程管理可能就不是我想要的，因為我想我的一些程序，只用我開啟的線程來做工作。也就是說我想模擬一個線程池，每次有一個調用的時候從自定義線程池中取出一個，用完再放回去。

談談我的思路：

1.程序一啟動就通過for循環來創建，一定數目的線程（這個數目是可以配置的）

2.至少要有三個容器來存儲線程，分別是工作線程隊列和空閑線程隊列以及等待隊列

3.使用線程中的AutoResetEvent類，初始每一個線程都是unsignaled狀態，線程一啟動就一直在循環調用WaitOne()方法，那么每次外部調用的時候，都調用一次這個類實例對象的set，線程然后就可以繼續做下面的工作了。

4.至少兩個方法：

第一個開放給外部，讓外部的方法能夠被傳入執行，然后這個方法能夠判斷空閑隊列，等待隊列，以及工作隊列的狀態，如果傳入的時候發現，空閑隊列有空閑的線程就直接，將任務委托給空閑隊列的一個線程執行，否則把它放到等待隊列。

第二個方法，需要能夠將工作完成的線程從工作隊列移動到空閑隊列，然后判斷一下等待隊列是不是有任務，有的話就交給空閑隊列里面的線程來執行。

體思路如上，可以試試先寫一下。

1.因為每個線程都有一個AutoResetEvent的實例，所以最好把Thread進行封裝，變成我們自己的Thread。

 public class Task
    {
        #region Variable
        //一個AutoResetEvent實例
        private AutoResetEvent _locks = new AutoResetEvent(false);
        //一個Thread實例
        private Thread _thread;
        // 綁定回調方法，就是外部實際執行的任務                          
        public Action _taskAction;                             

        //定義一個事件用來綁定工作完成后的操作，也就是4中所說的工作隊列向空閑隊列移動
        public event Action<Task> WorkComplete;

        /// <summary>
        ///設置線程擁有的Key
        /// </summary>
        public string Key { get; set; }

        #endregion

        //線程需要做的工作
        private void Work()
        {
            while (true)
            {
                //判斷信號狀態，如果有set那么 _locks.WaitOne()后的程序就繼續執行
                _locks.WaitOne();
                _taskAction();
                //執行事件
                WorkComplete(this);
            }
        }

        #region event
        //構造函數
        public Task()
        {
            //スレッドオブジェクトを初期化する
            _thread = new Thread(Work);
            _thread.IsBackground = true;
            Key = Guid.NewGuid().ToString();
            //線程開始執行
            _thread.Start();
        }

        //Set開起信號
        public void Active()
        {
            _locks.Set();
        }

        #endregion
    }

 解釋：上面那個Key的作用，因為多個線程同時進行的時候，我們並不知道哪一個線程的工作先執行完，所以說上面的工作隊列，實際上應該用一個字典來保存，這樣我們就能在一個線程結束工作之后，通過這  里的KEY（每個線程不一樣），來進行定位了。

2.線程封裝好了，然后就可以實現線程池了

  public class TaskPool
  {

        #region Variable
        //創建的線程數
        private int _threadCount;
        //空閑線程隊列
        private Queue<Task> _freeQueue;
        //工作線程字典（為什么？）
        private Dictionary<string, Task> _workingDictionary;
        //空閑隊列，存放需要被執行的外部函數
        private Queue<Action> _waitQueue;
        #endregion

        #region Event
        //自定義線程池的構造函數
        public TaskPool()
        {      
            _workingDictionary = new Dictionary<string, Task>();
            _freeQueue = new Queue<Task>();
            _waitQueue = new Queue<Action>();
            _threadCount = 10;

            Task task = null;
            //產生固定數目的線程
            for (int i = 0; i < _threadCount; i++)
            {
                task = new Task();
                //給每一個任務綁定事件
                task.WorkComplete += new Action<Task>(WorkComplete);             
                //將每一個新創建的線程放入空閑隊列中
                _freeQueue.Enqueue(task);
            }
        }

        //線程任務完成之后的工作
        void WorkComplete(Task obj)
        {
            lock (this)
            {
                //將線程從字典中排除
                _workingDictionary.Remove(obj.Key);
                //將該線程放入空閑隊列
                _freeQueue.Enqueue(obj);

                //判斷是否等待隊列中有任務未完成
                if (_waitQueue.Count > 0)
                {
                    //取出一個任務
                    Action item = _waitQueue.Dequeue();
                    Task newTask = null;
                    //空閑隊列中取出一個線程
                    newTask = _freeQueue.Dequeue();
                    // 線程執行任務
                    newTask._taskAction = item;
                    //把線程放入到工作隊列當中
                    _workingDictionary.Add(newTask.Key, newTask);
                    //設置信號量
                    newTask.Active();
                    return;
                }
                else
                {
                    return;
                }
            }
        }

        //添加任務到線程池
        public void AddTaskItem(Action taskItem)
        {
            lock (this)
            {
                Task task = null;
                //判斷空閑隊列是否存在線程
                if (_freeQueue.Count > 0)
                {
                    //存在線程，取出一個線程
                    task = _freeQueue.Dequeue();
                    //將該線程放入工作隊列
                    _workingDictionary.Add(task.Key, task);
                    //執行傳入的任務
                    task._taskAction = taskItem;
                    //設置信號量
                    task.Active();
                    return;
                }
                else
                {
                    //空閑隊列中沒有空閑線程，就把任務放到等待隊列中
                    _waitQueue.Enqueue(taskItem);
                    return;
                }
            }
        }
        #endregion

    }

解釋：這里的兩個方法，基本符合我的設想，注意每一個方法里面都有lock操作，這就保證了，多個線程進行操作相同的隊列對象的時候，能夠進行互斥。保證一個時間只有一個線程在操作。

測試代碼：

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            TaskPool _taskPool = new TaskPool();

            Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            for (var i = 0; i < 20; i++)
            {
                _taskPool.AddTaskItem(Print);
            }
            Console.Read();
        }

        public static void Print()
        {
            Console.WriteLine("Do Something!");
        }
    }
}

這里我執行了20次print操作，看看結果是啥：

 

從圖中看到20次確實執行了，但是看不到線程是哪些，稍微修改一下自定義的線程池。

1.在自定義線程的構造函數中添加：如下代碼，查看哪些線程被創建了

        public Task()
        {
            _thread = new Thread(Work);
            _thread.IsBackground = true;
            Key = Guid.NewGuid().ToString();
            //線程開始執行
            _thread.Start();
            Console.WriteLine("Thread:"+_thread.ManagedThreadId+" has been created!");
        }

2.在線程完成工作方法之后添加如下代碼，查看哪些線程參與執行任務

        private void Work()
        {
            while (true)
            {
                //判斷信號狀態，如果有set那么 _locks.WaitOne()后的程序就繼續執行
                _locks.WaitOne();               
                _taskAction();
                Console.WriteLine("Thread:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId+"workComplete");
                //執行事件
                WorkComplete(this);
            }
        }

3.修改客戶端程序

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            TaskPool _taskPool = new TaskPool();

            for (var i = 0; i < 20; i++)
            {
                _taskPool.AddTaskItem(Print);
            }
            Console.Read();
        }

        public static void Print()
        {
            Thread.Sleep(10000);
        }

    }

測試結果：

從結果可以看到，開始和執行的線程都是固定的那10個，所以這個程序是可用的。