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C#線程處理系列之線程池中的I/O線程

來(lái)源:本站原創(chuàng)|時(shí)間:2020-01-10|欄目:C#教程|點(diǎn)擊: 次

一、I/O線程實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的異步

 1.1  I/O線程介紹:

對(duì)于線程所執(zhí)行的任務(wù)來(lái)說(shuō),可以把線程分為兩種類型:工作者線程和I/O線程。

工作者線程用來(lái)完成一些計(jì)算的任務(wù),在任務(wù)執(zhí)行的過(guò)程中,需要CPU不間斷地處理,所以,在工作者線程的執(zhí)行過(guò)程中,CPU和線程的資源是充分利用的。

I/O線程主要用來(lái)完成輸入和輸出的工作的,在這種情況下, 計(jì)算機(jī)需要I/O設(shè)備完成輸入和輸出的任務(wù),在處理過(guò)程中,CPU是不需要參與處理過(guò)程的,此時(shí)正在運(yùn)行的線程將處于等待狀態(tài),只有等任務(wù)完成后才會(huì)有事可做, 這樣就造成線程資源浪費(fèi)的問(wèn)題。為了解決這樣的問(wèn)題,可以通過(guò)線程池來(lái)解決這樣的問(wèn)題,讓線程池來(lái)管理線程,前面已經(jīng)介紹過(guò)線程池了, 在這里就不講了。

對(duì)于I/O線程,我們可以將輸入輸出操作分成三個(gè)步驟:?jiǎn)?dòng)、實(shí)際輸入輸出、處理結(jié)果。用于實(shí)際輸入輸出可由硬件完成,并不需要CPU的參與,而啟動(dòng)和處理結(jié)果也可以不在同一個(gè)線程上,這樣就可以充分利用線程資源。在.Net中通過(guò)以Begin開(kāi)頭的方法來(lái)完成啟動(dòng),以End開(kāi)頭的方法來(lái)處理結(jié)果,這兩個(gè)方法可以運(yùn)行在不同的線程,這樣我們就實(shí)現(xiàn)了異步編程了。

1.2 .Net中如何使用異步

注意:

 其實(shí)當(dāng)我們調(diào)用Begin開(kāi)頭的方法就是將一個(gè)I/O線程排入到線程池中(調(diào)用Begin開(kāi)頭的方法就把I/O線程加入到線程池中管理都是.Net機(jī)制幫我們實(shí)現(xiàn)的)。

(因?yàn)橛行┤藭?huì)問(wèn)什么地方用到了線程池了,工作者線程由線程池管理很好看出來(lái),因?yàn)閯?chuàng)建工作者線程直接調(diào)用ThreadPool.QueueUserWorkItem方法來(lái)把工作者線程排入到線程池中)。

在.net Framework中的FCL中有許多類型能夠?qū)Ξ惒讲僮魈峁┲С?,其中在FileStream類中就提供了對(duì)文件的異步操作的方法。

FileStream類要調(diào)用I/O線程要實(shí)現(xiàn)異步操作,首先要建立一個(gè)FileStream對(duì)象。

通過(guò)下面的構(gòu)造函數(shù)來(lái)初始化FileStream對(duì)象實(shí)現(xiàn)異步操作(異步讀取和異步寫入):

public FileStream (string path, FileMode mode, FileAccess access, FileShare share,int bufferSize,bool useAsync)

其中path代表文件的相對(duì)路徑或絕對(duì)路徑,mode代表如何打開(kāi)或創(chuàng)建文件,access代表訪問(wèn)文件的方式,share代表文件如何由進(jìn)程共享,buffersize代表緩沖區(qū)的大小,useAsync代表使用異步I/O還是同步I/O,設(shè)置為true時(shí),說(shuō)明使用異步I/O.

下面通過(guò)代碼來(lái)學(xué)習(xí)下異步寫入文件:

using System;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace AsyncFile
{
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      const int maxsize = 100000;
      ThreadPool.SetMaxThreads(1000,1000);
      PrintMessage("Main Thread start");

      // 初始化FileStream對(duì)象
      FileStream filestream = new FileStream("test.txt", FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite, FileShare.ReadWrite, 100, true);
      
      //打印文件流打開(kāi)的方式
      Console.WriteLine("filestream is {0} opened Asynchronously", filestream.IsAsync ? "" : "not");

      byte[] writebytes =new byte[maxsize];
      string writemessage = "An operation Use asynchronous method to write message.......................";
      writebytes = Encoding.Unicode.GetBytes(writemessage);
      Console.WriteLine("message size is: {0} byte\n", writebytes.Length);
      // 調(diào)用異步寫入方法比信息寫入到文件中
      filestream.BeginWrite(writebytes, 0, writebytes.Length, new AsyncCallback(EndWriteCallback), filestream);
      filestream.Flush();
      Console.Read();

    }

    // 當(dāng)把數(shù)據(jù)寫入文件完成后調(diào)用此方法來(lái)結(jié)束異步寫操作
    private static void EndWriteCallback(IAsyncResult asyncResult)
    {
      Thread.Sleep(500);
      PrintMessage("Asynchronous Method start");

      FileStream filestream = asyncResult.AsyncState as FileStream;

      // 結(jié)束異步寫入數(shù)據(jù)
      filestream.EndWrite(asyncResult);
      filestream.Close();
    }

    // 打印線程池信息
    private static void PrintMessage(String data)
    {
      int workthreadnumber;
      int iothreadnumber;

      // 獲得線程池中可用的線程,把獲得的可用工作者線程數(shù)量賦給workthreadnumber變量
      // 獲得的可用I/O線程數(shù)量給iothreadnumber變量
      ThreadPool.GetAvailableThreads(out workthreadnumber, out iothreadnumber);

      Console.WriteLine("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n CurrentThread is background :{2}\n WorkerThreadNumber is:{3}\n IOThreadNumbers is: {4}\n",
        data,
        Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
        Thread.CurrentThread.IsBackground.ToString(),
        workthreadnumber.ToString(),
        iothreadnumber.ToString());
    }
  }
}

運(yùn)行結(jié)果:

從運(yùn)行結(jié)果可以看出,此時(shí)是調(diào)用線程池中的I/O線程去執(zhí)行回調(diào)函數(shù)的,同時(shí)在工程所的的bin\Debug文件目錄下有生成一個(gè)text.txt文件,打開(kāi)文件可以知道里面的內(nèi)容正是你寫入的。

下面演示如何從剛才的文件中異步讀取我們寫入的內(nèi)容:

using System;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace AsyncFileRead
{
  class Program
  {
    const int maxsize = 1024;
    static byte[] readbytes = new byte[maxsize];
    static void Main(string[] args)
    {
      ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
      PrintMessage("Main Thread start");

      // 初始化FileStream對(duì)象
      FileStream filestream = new FileStream("test.txt", FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite, FileShare.ReadWrite, 100, false);

      // 異步讀取文件內(nèi)容
      filestream.BeginRead(readbytes, 0, readbytes.Length, new AsyncCallback(EndReadCallback), filestream);
      Console.Read();
    }

    private static void EndReadCallback(IAsyncResult asyncResult)
    {
      Thread.Sleep(1000);
      PrintMessage("Asynchronous Method start");

      // 把AsyncResult.AsyncState轉(zhuǎn)換為State對(duì)象
      FileStream readstream = (FileStream)asyncResult.AsyncState;
      int readlength = readstream.EndRead(asyncResult);
      if (readlength <=0)
      {
        Console.WriteLine("Read error");
        return;
      }

      string readmessage = Encoding.Unicode.GetString(readbytes, 0, readlength);
      Console.WriteLine("Read Message is :" + readmessage);
      readstream.Close();
    }

    // 打印線程池信息
    private static void PrintMessage(String data)
    {
      int workthreadnumber;
      int iothreadnumber;

      // 獲得線程池中可用的線程,把獲得的可用工作者線程數(shù)量賦給workthreadnumber變量
      // 獲得的可用I/O線程數(shù)量給iothreadnumber變量
      ThreadPool.GetAvailableThreads(out workthreadnumber, out iothreadnumber);

      Console.WriteLine("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n CurrentThread is background :{2}\n WorkerThreadNumber is:{3}\n IOThreadNumbers is: {4}\n",
        data,
        Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
        Thread.CurrentThread.IsBackground.ToString(),
        workthreadnumber.ToString(),
        iothreadnumber.ToString());
    }
  }
}

運(yùn)行結(jié)果:

這里有個(gè)需要注意的問(wèn)題:如果大家測(cè)試的時(shí)候, 應(yīng)該把開(kāi)始生成的text.txt文件放到該工程下bin\debug\目錄下, 我剛開(kāi)始的做的時(shí)候就忘記拷過(guò)去的, 讀出來(lái)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度一直為0(這里我犯的錯(cuò)誤寫下了,希望大家可以注意,也是警惕自己要小心。)

二、I/O線程實(shí)現(xiàn)對(duì)請(qǐng)求的異步

我們同樣可以利用I/O線程來(lái)模擬對(duì)瀏覽器對(duì)服務(wù)器請(qǐng)求的異步操作,在.net類庫(kù)中的WebRequest類提供了異步請(qǐng)求的支持,

下面就來(lái)演示下如何實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求異步:

using System;
using System.Net;
using System.Threading;

namespace RequestSample
{
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
      PrintMessage("Main Thread start");

      // 發(fā)出一個(gè)異步Web請(qǐng)求
      WebRequest webrequest =WebRequest.Create("http://www.cnblogs.com/");
      webrequest.BeginGetResponse(ProcessWebResponse, webrequest);

      Console.Read();
    }

    // 回調(diào)方法
    private static void ProcessWebResponse(IAsyncResult result)
    {
      Thread.Sleep(500);
      PrintMessage("Asynchronous Method start");

      WebRequest webrequest = (WebRequest)result.AsyncState;
      using (WebResponse webresponse = webrequest.EndGetResponse(result))
      {      
        Console.WriteLine("Content Length is : "+webresponse.ContentLength);
      }
    }

    // 打印線程池信息
    private static void PrintMessage(String data)
    {
      int workthreadnumber;
      int iothreadnumber;

      // 獲得線程池中可用的線程,把獲得的可用工作者線程數(shù)量賦給workthreadnumber變量
      // 獲得的可用I/O線程數(shù)量給iothreadnumber變量
      ThreadPool.GetAvailableThreads(out workthreadnumber, out iothreadnumber);

      Console.WriteLine("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n CurrentThread is background :{2}\n WorkerThreadNumber is:{3}\n IOThreadNumbers is: {4}\n",
        data,
        Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,
        Thread.CurrentThread.IsBackground.ToString(),
        workthreadnumber.ToString(),
        iothreadnumber.ToString());
    }
  }
}

運(yùn)行結(jié)果為:

 

寫到這里這篇關(guān)于I/O線程的文章也差不多寫完了, 其實(shí)I/O線程還可以做很多事情,在網(wǎng)絡(luò)(Socket)編程,web開(kāi)發(fā)中都會(huì)用I/O線程,本來(lái)想寫個(gè)Demo來(lái)展示多線程在實(shí)際的工作中都有那些應(yīng)用的地方的, 但是后面覺(jué)得還是等多線程系列都講完后再把知識(shí)一起串聯(lián)起來(lái)做個(gè)Demo會(huì)好點(diǎn),至于后面文章中將介紹下線程同步的問(wèn)題。

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本文標(biāo)題:C#線程處理系列之線程池中的I/O線程

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