线程池技术怎样提高server程序的性能

我所提到server程序是指可以接受客户请求并能处理请求的程序。而不仅仅是指那些接受网络客户请求的网络server程序。

多线程技术主要解决处理器单元内多个线程运行的问题，它能够显著降低处理器单元的闲置时间，添加处理器单元的吞吐能力。

但假设对多线程应用不当，会添加对单个任务的处理时间。能够举一个简单的样例：

如果在一台server完毕一项任务的时间为T

     T1 创建线程的时间
      T2 在线程中运行任务的时间。包含线程间同步所需时间
      T3 线程销毁的时间

显然T ＝ T1＋T2＋T3。注意这是一个极度简化的如果。

能够看出T1,T3是多线程本身的带来的开销。我们渴望降低T1,T3所用的时间。从而降低T的时间。但一些线程的使用者并没有注意到这一点，所以在程序中频繁的创建或销毁线程，这导致T1和T3在T中占有相当比例。

显然这是突出了线程的弱点（T1，T3），而不是长处（并发性）。

线程池技术正是关注怎样缩短或调整T1,T3时间的技术，从而提高server程序性能的。它把T1，T3分别安排在server程序的启动和结束的时间段或者一些空暇的时间段，这样在server程序处理客户请求时，不会有T1。T3的开销了。

线程池不仅调整T1,T3产生的时间段，并且它还显著降低了创建线程的数目。在看一个样例：

如果一个server一天要处理50000个请求，而且每一个请求须要一个单独的线程完毕。我们比較利用线程池技术和不利于线程池技术的server处理这些请求时所产生的线程总数。在线程池中，线程数通常是固定的。所以产生线程总数不会超过线程池中线程的数目或者上限（下面简称线程池尺寸）。而如果server不利用线程池来处理这些请求则线程总数为50000。一般线程池尺寸是远小于50000。所以利用线程池的server程序不会为了创建50000而在处理请求时浪费时间，从而提高效率。

这些都是如果，不能充分说明问题，以下我将讨论线程池的简单实现并对该程序进行对照測试，以说明线程技术长处及应用领域。

线程池的简单实现及对照測试

一般一个简单线程池至少包括下列组成部分。

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）:每一个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的运行。

4. 任务队列:用于存放没有处理的任务。

   提供一种缓冲机制。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Collections;
using System.Threading;

namespace ThreadManager
{
    public class ThreadPoolManager
    {
        private int MaxThreadNum;
        private int MinThreadNum;
        private int GrowStepNum;
        //线程数量
        public int ThreadNum{get;set;}
        //默认线程数量
        public int DefaultThreadNum { get; set; }

        private Queue<Task> TaskQueue;
        private Queue<WorkThread> WorkThreadList;

        public ThreadPoolManager(int i)
        {
            TaskQueue = new Queue<Task>();
            WorkThreadList = new Queue<WorkThread>();
            DefaultThreadNum = 10;
            if (i > 0)
                DefaultThreadNum = i;
            CreateThreadPool(i);
        }
        public ThreadPoolManager():this(10)
        {
        }
        public bool IsAllTaskFinish()
        {
            return TaskQueue.Count == 0;
        }
        public void CreateThreadPool(int i)
        {
            if (WorkThreadList == null)
                WorkThreadList = new Queue<WorkThread>();
            lock (WorkThreadList)
            {
                for (int j = 0; j < i;j++)
                {
                    ThreadNum++;
                    WorkThread workthread = new WorkThread(ref TaskQueue,ThreadNum);
                    WorkThreadList.Enqueue(workthread);
                }
            }
        }
        public void AddTask(Task task)
        {
           
            if (task == null)
                return;
            lock (TaskQueue)
            {
                TaskQueue.Enqueue(task);
            }
            //Monitor.Enter(TaskQueue);
            //TaskQueue.Enqueue(task);
            //Monitor.Exit(TaskQueue);
        }
        public void CloseThread()
        {
            //Object obj = null;
            while (WorkThreadList.Count != 0)
            {
                try
                {
                    WorkThread workthread = WorkThreadList.Dequeue();
                    workthread.CloseThread();
                    continue;
                }
                catch (Exception)
                {
                }
                break;
            }
        }
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace ThreadManager
{
    public class WorkThread
    {
        public int ThreadNum { get; set; }
        private bool flag;
        private Queue<Task> TaskQueue;
        private Task task;
        public WorkThread(ref Queue<Task> queue, int i)
        {
            this.TaskQueue = queue;
            ThreadNum = i;
            flag = true;
            new Thread(run).Start();
        }
        public void run()
        {
            while (flag && TaskQueue != null)
            {
                //获取任务
                lock (TaskQueue)
                {
                    try
                    {
                            task = TaskQueue.Dequeue();
                    }
                    catch (Exception)
                    {
                        task = null;
                    }
                    if (task == null)
                        continue;
                }
                try
                {
                    task.SetEnd(false);
                    task.StartTask();
                }
                catch (Exception)
                {
                }
                try
                {
                    if (!task.IsEnd())
                    {
                        task.SetEnd(false);
                        task.EndTask();
                    }
                }
                catch (Exception)
                {
                }

            }//end of while
        }
        public void CloseThread()
        {
            flag = false;
            try
            {
                if (task != null)
                    task.EndTask();
            }
            catch (Exception)
            {   
            }
        }
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace ThreadManager
{
    public interface Task
    {
        /// <summary>
        /// set flag of task.
        /// </summary>
        void SetEnd(bool flag);
        /// <summary>
        /// start task.
        /// </summary>
        void StartTask();
        /// <summary>
        /// end task.
        /// </summary>
        void EndTask();
        /// <summary>
        /// get status of task.
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        bool IsEnd();
    }
}
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace ThreadManager
{
    public class TestTask:Task
    {
        private bool is_end;
        public void SetEnd(bool flag)
        {
            is_end = flag;
        }
        public void StartTask()
        {
            Run();
        }
        public void EndTask()
        {
            is_end = true;
            Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ":"+"结束。");
        }
        public bool IsEnd()
        {
            return is_end;
        }
        public void Run()
        {
            for (int i = 0; i < 1000; i++)
            {
                Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId+":"+i);
            }
        }

    }
}