编写高质量代码改善C#程序的157个建议——建议79:使用ThreadPool或BackgroundWorker代替Thread

建议79:使用ThreadPool或BackgroundWorker代替Thread

使用线程能极大地提升用户体验度,但是作为开发者应该注意到,线程的开销是很大的。

线程的空间开销来自:

1)线程内核对象(Thread Kernel Object)。每个线程都会创建一个这样的对象,它主要包含线程上下文信息,在32位系统中,它所占用的内存在700字节左右。

2)线程环境块(Thread Environment Block)。TEB包括线程的异常处理链,32位系统中占用4KB内存。

3)用户模式栈(User Mode Stack),即线程栈。线程栈用于保存方法的参数、局部变量和返回值。每个线程栈占用1024KB的内存。要用完这些内存很简单,写一个不能结束的递归方法,让方法参数和返回值不停地消耗内存,很快就会发生OutOfMemoryException。

4)内核模式栈(Kernel Mode Stack)。当调用操作系统的内核模式函数时,系统会将函数参数从用户模式栈复制到内核模式栈。在32位系统中,内核模式栈会占用12KB内存。

线程的时间开销来自:

1)线程创建的时候,系统相继初始化以上这些内存空间。

2)接着CLR会调用所有加载DLL的DLLMain方法,并传递连接标志(线程终止的时候,也会调用DLL的DLLMain方法,并传递分离标志)。

3)线程上下文切换。一个系统中会加载很多的进程,而一个进程又包含若干个线程。但是一个CPU在任何时候都只能有一个线程在执行。为了让每个线程看上去都在运行,系统会不断地切换“线程上下文”:每个线程大概得到几十毫秒的执行时间片,然后就会切换到下一个线程了。这个过程大概又分为以下5个步骤:

步骤1 进入内核模式。

步骤2 将上下文信息(主要是一些CPU 寄存器信息)保存到正在执行的线程内核对象上。

步骤3 系统获取一个 Spinlock,并确定下一个要执行的线程,然后释放 Spinlock。如果下一个线程不在同一个进程内,则需要进行虚拟地址交换。

步骤4 从将被执行的线程内核对象上载入上下文信息。

步骤5 离开内核模式。

由于要进行如此多的工作,所以创建和销毁一个线程就意味着代价“昂贵”。为了避免程序员无节制地使用线程,微软开发了“线程池”技术。简单来说,线程池就是替开发人员管理工作线程。当一项工作完毕时,CLR不会销毁这个线程,而是会保留这个线程一段时间,看是否有别的工作需要这个线程。至于何时销毁或新起线程,由CLR根据自身的算法来做这个决定。所以,如果我们要多线程编码,不应想到:

Thread t = new Thread(() =>
    {
        //工作代码
    });
t.Start(); 

应该首先想到依赖线程池:

ThreadPool.QueueUserWorkItem((objState) =>
{
    //工作代码
}, null); 

线程池技术能让我们重点关注业务的实现,而不是线程的性能测试。

本建议还提到了一个类型BackgroundWorker。BackgroundWorker是在内部使用了线程池的技术;同时,在Winform或WPF编码中,它还给工作线程和UI线程提供了交互的能力。如果我们稍加注意,就会发现:Thread和ThreadPool默认都没有提供这种交互能力,而BackgroundWorker却通过事件提供了这种能力。这种能力包括:报告进度、支持完成回调、取消任务、暂停任务等。一个使用BackgroundWorker的简单示例如下:

private BackgroundWorker worker;  

private void startAsyncButton_Click(System.Object sender,
    System.EventArgs e)
{
    worker.DoWork += new DoWorkEventHandler(worker_DoWork);
    worker.ProgressChanged += new
        ProgressChangedEventHandler(worker_ProgressChanged);
    worker.RunWorkerAsync();
}  

private void worker_DoWork(object sender, DoWorkEventArgs e)
{
    BackgroundWorker worker = sender as BackgroundWorker;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        worker.ReportProgress(i);
        Thread.Sleep(100);
    }
}  

private void worker_ProgressChanged(object sender, ProgressChangedEventArgs e)
{
    this.label1.Text = e.ProgressPercentage.ToString();
} 

该示例是一个Winform窗体程序,正在从事Winform或WPF开发的人员,可考虑使用BackgroundWorker。

转自:《编写高质量代码改善C#程序的157个建议》陆敏技

时间: 2024-08-29 14:20:26

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