本文主要从线程的基础用法，CLR线程池当中工作者线程与I/O线程的开发，并行操作PLINQ等多个方面介绍多线程的开发。 其中委托的BeginInvoke方法以及回调函数最为常用。 而 I/O线程可能容易遭到大家的忽略，其实在开发多线程系统，更应该多留意I/O线程的操作。特别是在ASP.NET开发当中，可能更多人只会留意在客户端使用Ajax或者在服务器端使用UpdatePanel。其实合理使用I/O线程在通讯项目或文件下载时，能尽量降低IIS的压力。 并行编程是Framework4.0中极力推广的异步操作方式，更值得更深入地学习。 希望本篇文章能对各位的学习研究有所帮助，当中有所错漏的地方敬请点评。
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五、CLR线程池的I/O线程
在前一节所介绍的线程都属于CLR线程池的工作者线程，这一节开始为大家介绍一下CLR线程池的I/O线程
I/O 线程是.NET专为访问外部资源所设置的一种线程，因为访问外部资源常常要受到外界因素的影响，为了防止让主线程受影响而长期处于阻塞状态，.NET为多个I/O操作都建立起了异步方法，例如：FileStream、TCP/IP、WebRequest、WebService等等，而且每个异步方法的使用方式都非常类似，都是以BeginXXX为开始，以EndXXX结束，下面为大家一一解说。
5.1 异步读写 FileStream
需要在 FileStream 异步调用 I/O线程，必须使用以下构造函数建立 FileStream 对象，并把useAsync设置为 true。
FileStream stream = new FileStream ( string path, FileMode mode, FileAccess access, FileShare share, int bufferSize,bool useAsync ) ;
其中 path 是文件的相对路径或绝对路径; mode 确定如何打开或创建文件; access 确定访问文件的方式; share 确定文件如何进程共享; bufferSize 是代表缓冲区大小,一般默认最小值为8，在启动异步读取或写入时，文件大小一般大于缓冲大小; userAsync代表是否启动异步I/O线程。
5.1.1 异步写入
FileStream中包含BeginWrite、EndWrite 方法可以启动I/O线程进行异步写入。
public override IAsyncResult BeginWrite ( byte[] array, int offset, int numBytes, AsyncCallback userCallback, Object stateObject ) public override void EndWrite (IAsyncResult asyncResult )
BeginWrite 返回值为IAsyncResult, 使用方式与委托的BeginInvoke方法相似，最好就是使用回调函数，避免线程阻塞。在最后两个参数中，参数AsyncCallback用于绑定回调函数; 参数Object用于传递外部数据。要注意一点：AsyncCallback所绑定的回调函数必须是带单个 IAsyncResult 参数的无返回值方法。 在例子中，把FileStream作为外部数据传递到回调函数当中，然后在回调函数中利用IAsyncResult.AsyncState获取FileStream对象，最后通过FileStream.EndWrite（IAsyncResult）结束写入。
1 class Program
2 {
3 static void Main(string[] args)
4 {
5 //把线程池的最大值设置为1000
6 ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
7 ThreadPoolMessage("Start");
8
9 //新立文件File.sour
10 FileStream stream = new FileStream("File.sour", FileMode.OpenOrCreate,
11 FileAccess.ReadWrite,FileShare.ReadWrite,1024,true);
12 byte[] bytes = new byte[16384];
13 string message = "An operating-system ThreadId has no fixed relationship........";
14 bytes = Encoding.Unicode.GetBytes(message);
15
16 //启动异步写入
17 stream.BeginWrite(bytes, 0, (int)bytes.Length,new AsyncCallback(Callback),stream);
18 stream.Flush();
19
20 Console.ReadKey();
21 }
22
23 static void Callback(IAsyncResult result)
24 {
25 //显示线程池现状
26 Thread.Sleep(200);
27 ThreadPoolMessage("AsyncCallback");
28 //结束异步写入
29 FileStream stream = (FileStream)result.AsyncState;
30 stream.EndWrite(result);
31 stream.Close();
32 }
33
34 //显示线程池现状
35 static void ThreadPoolMessage(string data)
36 {
37 int a, b;
38 ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
39 string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n "+
40 "WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}",
41 data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
42 Console.WriteLine(message);
43 }
44 }
由输出结果可以看到，在使用FileStream.BeginWrite方法后，系统将自动启动CLR线程池中I/O线程。
5.1.2 异步读取
FileStream 中包含 BeginRead 与 EndRead 可以异步调用I/O线程进行读取。
public override IAsyncResult BeginRead ( byte[] array,int offset,int numBytes, AsyncCallback userCallback,Object stateObject) public override int EndRead(IAsyncResult asyncResult)
其使用方式与BeginWrite和EndWrite相似，AsyncCallback用于绑定回调函数; Object用于传递外部数据。在回调函数只需要使用IAsyncResut.AsyncState就可获取外部数据。EndWrite 方法会返回从流读取到的字节数量。
首先定义 FileData 类，里面包含FileStream对象，byte[] 数组和长度。然后把FileData对象作为外部数据传到回调函数，在回调函数中，把IAsyncResult.AsyncState强制转换为FileData，然后通过FileStream.EndRead（IAsyncResult）结束读取。最后比较一下长度，若读取到的长度与输入的数据长度不一至，则抛出异常。
1 class Program 2 { 3 public class FileData 4 { 5 public FileStream Stream; 6 public int Length; 7 public byte[] ByteData; 8 } 9 10 static void Main(string[] args) 11 { 12 //把线程池的最大值设置为1000 13 ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000); 14 ThreadPoolMessage("Start"); 15 ReadFile(); 16 17 Console.ReadKey(); 18 } 19 20 static void ReadFile() 21 { 22 byte[] byteData=new byte[80961024]; 23 FileStream stream = new FileStream("File1.sour", FileMode.OpenOrCreate, 24 FileAccess.ReadWrite, FileShare.ReadWrite, 1024, true); 25 26 //把FileStream对象,byte[]对象，长度等有关数据绑定到FileData对象中，以附带属性方式送到回调函数 27 FileData fileData = new FileData(); 28 fileData.Stream = stream; 29 fileData.Length = (int)stream.Length; 30 fileData.ByteData = byteData; 31 32 //启动异步读取 33 stream.BeginRead(byteData, 0, fileData.Length, new AsyncCallback(Completed), fileData); 34 } 35 36 static void Completed(IAsyncResult result) 37 { 38 ThreadPoolMessage("Completed"); 39 40 //把AsyncResult.AsyncState转换为FileData对象，以FileStream.EndRead完成异步读取 41 FileData fileData = (FileData)result.AsyncState; 42 int length=fileData.Stream.EndRead(result); 43 fileData.Stream.Close(); 44 45 //如果读取到的长度与输入长度不一致，则抛出异常 46 if (length != fileData.Length) 47 throw new Exception("Stream is not complete!"); 48 49 string data=Encoding.ASCII.GetString(fileData.ByteData, 0, fileData.Length); 50 Console.WriteLine(data.Substring(2,22)); 51 } 52 53 //显示线程池现状 54 static void ThreadPoolMessage(string data) 55 { 56 int a, b; 57 ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b); 58 string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n "+ 59 "WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}", 60 data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString()); 61 Console.WriteLine(message); 62 } 63 64 }
由输出结果可以看到，在使用FileStream.BeginRead方法后，系统将自动启动CLR线程池中I/O线程。
5.2 异步操作TCP/IP套接字
在介绍 TCP/IP 套接字前先简单介绍一下 NetworkStream 类，它是用于网络访问的基础数据流。 NetworkStream 提供了好几个方法控制套接字数据的发送与接收, 其中BeginRead、EndRead、BeginWrite、EndWrite 能够实现异步操作，而且异步线程是来自于CLR线程池的I/O线程。
public override int ReadByte () public override int Read (byte[] buffer,int offset, int size)
public override void WriteByte (byte value) public override void Write (byte[] buffer,int offset, int size)
public override IAsyncResult BeginRead (byte [] buffer, int offset, int size, AsyncCallback callback, Object state ) public override int EndRead(IAsyncResult result)
public override IAsyncResult BeginWrite (byte [] buffer, int offset, int size, AsyncCallback callback, Object state ) public override void EndWrite(IAsyncResult result)
若要创建 NetworkStream，必须提供已连接的 Socket。而在.NET中使用TCP/IP套接字不需要直接与Socket打交道，因为.NET把Socket的大部分操作都放在System.Net.TcpListener和System.Net.Sockets.TcpClient里面，这两个类大大地简化了Socket的操作。一般套接字对象Socket包含一个Accept（）方法，此方法能产生阻塞来等待客户端的请求，而在TcpListener类里也包含了一个相似的方法 public TcpClient AcceptTcpClient（）用于等待客户端的请求。此方法将会返回一个TcpClient 对象，通过 TcpClient 的 public NetworkStream GetStream（）方法就能获取NetworkStream对象，控制套接字数据的发送与接收。
下面以一个例子说明异步调用TCP/IP套接字收发数据的过程。
首先在服务器端建立默认地址127.0.0.1用于收发信息，使用此地址与端口500新建TcpListener对象，调用TcpListener.Start 侦听传入的连接请求，再使用一个死循环来监听信息。
在ChatClient类包括有接收信息与发送信息两个功能：当接收到客户端请求时，它会利用 NetworkStream.BeginRead 读取客户端信息，并在回调函数ReceiveAsyncCallback中输出信息内容，若接收到的信息的大小小于1时，它将会抛出一个异常。当信息成功接收后，再使用 NetworkStream.BeginWrite 方法回馈信息到客户端
1 class Program
2 {
3 static void Main(string[] args)
4 {
5 //设置CLR线程池最大线程数
6 ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
7
8 //默认地址为127.0.0.1
9 IPAddress ipAddress = IPAddress.Parse("127.0.0.1");
10 TcpListener tcpListener = new TcpListener(ipAddress, 500);
11 tcpListener.Start();
12
13 //以一个死循环来实现监听
14 while (true)
15 { //调用一个ChatClient对象来实现监听
16 ChatClient chatClient = new ChatClient(tcpListener.AcceptTcpClient());
17 }
18 }
19 }
20
21 public class ChatClient
22 {
23 static TcpClient tcpClient;
24 static byte[] byteMessage;
25 static string clientEndPoint;
26
27 public ChatClient(TcpClient tcpClient1)
28 {
29 tcpClient = tcpClient1;
30 byteMessage = new byte[tcpClient.ReceiveBufferSize];
31
32 //显示客户端信息
33 clientEndPoint = tcpClient.Client.RemoteEndPoint.ToString();
34 Console.WriteLine("Client‘s endpoint is " + clientEndPoint);
35
36 //使用NetworkStream.BeginRead异步读取信息
37 NetworkStream networkStream = tcpClient.GetStream();
38 networkStream.BeginRead(byteMessage, 0, tcpClient.ReceiveBufferSize,
39 new AsyncCallback(ReceiveAsyncCallback), null);
40 }
41
42 public void ReceiveAsyncCallback(IAsyncResult iAsyncResult)
43 {
44 //显示CLR线程池状态
45 Thread.Sleep(100);
46 ThreadPoolMessage("\nMessage is receiving");
47
48 //使用NetworkStream.EndRead结束异步读取
49 NetworkStream networkStreamRead = tcpClient.GetStream();
50 int length=networkStreamRead.EndRead(iAsyncResult);
51
52 //如果接收到的数据长度少于1则抛出异常
53 if (length < 1)
54 {
55 tcpClient.GetStream().Close();
56 throw new Exception("Disconnection!");
57 }
58
59 //显示接收信息
60 string message = Encoding.UTF8.GetString(byteMessage, 0, length);
61 Console.WriteLine("Message:" + message);
62
63 //使用NetworkStream.BeginWrite异步发送信息
64 byte[] sendMessage = Encoding.UTF8.GetBytes("Message is received!");
65 NetworkStream networkStreamWrite=tcpClient.GetStream();
66 networkStreamWrite.BeginWrite(sendMessage, 0, sendMessage.Length,
67 new AsyncCallback(SendAsyncCallback), null);
68 }
69
70 //把信息转换成二进制数据，然后发送到客户端
71 public void SendAsyncCallback(IAsyncResult iAsyncResult)
72 {
73 //显示CLR线程池状态
74 Thread.Sleep(100);
75 ThreadPoolMessage("\nMessage is sending");
76
77 //使用NetworkStream.EndWrite结束异步发送
78 tcpClient.GetStream().EndWrite(iAsyncResult);
79
80 //重新监听
81 tcpClient.GetStream().BeginRead(byteMessage, 0, tcpClient.ReceiveBufferSize,
82 new AsyncCallback(ReceiveAsyncCallback), null);
83 }
84
85 //显示线程池现状
86 static void ThreadPoolMessage(string data)
87 {
88 int a, b;
89 ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
90 string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n " +
91 "WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}\n",
92 data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
93
94 Console.WriteLine(message);
95 }
96 }
而在客户端只是使用简单的开发方式，利用TcpClient连接到服务器端，然后调用NetworkStream.Write方法发送信息，最后调用NetworkStream.Read方法读取回馈信息
1 static void Main(string[] args) 2 { 3 //连接服务端 4 TcpClient tcpClient = new TcpClient("127.0.0.1", 500); 5 6 //发送信息 7 NetworkStream networkStream = tcpClient.GetStream(); 8 byte[] sendMessage = Encoding.UTF8.GetBytes("Client request connection!"); 9 networkStream.Write(sendMessage, 0, sendMessage.Length); 10 networkStream.Flush(); 11 12 //接收信息 13 byte[] receiveMessage=new byte[1024]; 14 int count=networkStream.Read(receiveMessage, 0,1024); 15 Console.WriteLine(Encoding.UTF8.GetString(receiveMessage)); 16 Console.ReadKey(); 17 }
注意观察运行结果，服务器端的异步操作线程都是来自于CLR线程池的I/O线程
5.3 异步WebRequest
System.Net.WebRequest 是 .NET 为实现访问 Internet 的 “请求/响应模型” 而开发的一个 abstract 基类， 它主要有三个子类：FtpWebRequest、HttpWebRequest、FileWebRequest。当使用WebRequest.Create（string uri）创建对象时，应用程序就可以根据请求协议判断实现类来进行操作。FileWebRequest、FtpWebRequest、HttpWebRequest 各有其作用：FileWebRequest 使用 “file://路径” 的URI方式实现对本地资源和内部文件的请求/响应、FtpWebRequest 使用FTP文件传输协议实现文件请求/响应、HttpWebRequest 用于处理HTTP的页面请求/响应。由于使用方法相类似，下面就以常用的HttpWebRequest为例子介绍一下异步WebRequest的使用方法。
在使用ASP.NET开发网站的时候，往往会忽略了HttpWebRequest的使用，因为开发都假设客户端是使用浏览器等工具去阅读页面的。但如果你对REST开发方式有所了解，那对 HttpWebRequest 就应该非常熟悉。它可以在路径参数、头文件、页面主体、Cookie 等多处地方加入请求条件，然后对回复数据进行适当处理。HttpWebRequest 包含有以下几个常用方法用于处理请求/响应：
public override Stream GetRequestStream () public override WebResponse GetResponse ()
public override IAsyncResult BeginGetRequestStream ( AsyncCallback callback, Object state ) public override Stream EndGetRequestStream ( IAsyncResult asyncResult ) public override IAsyncResult BeginGetResponse ( AsyncCallback callback, Object state ) public override WebResponse EndGetResponse ( IAsyncResult asyncResult )
其中BeginGetRequestStream、EndGetRequestStream 用于异步向HttpWebRequest对象写入请求信息; BeginGetResponse、EndGetResponse 用于异步发送页面请求并获取返回信息。使用异步方式操作Internet的“请求/响应”，避免主线程长期处于等待状态，而操作期间异步线程是来自CLR线程池的I/O线程。
下面以简单的例子介绍一下异步请求的用法。
首先为Person类加上可序列化特性，在服务器端建立Hanlder.ashx，通过Request.InputStream 获取到请求数据并把数据转化为String对象，此实例中数据是以 “Id：1” 的形式实现传送的。然后根据Id查找对应的Person对象，并把Person对象写入Response.OutStream 中返还到客户端。
在客户端先把 HttpWebRequird.Method 设置为 "post"，使用异步方式通过BeginGetRequireStream获取请求数据流，然后写入请求数据 “Id:1”。再使用异步方法BeginGetResponse 获取回复数据，最后把数据反序列化为Person对象显示出来。
注意：HttpWebRequire.Method默认为get，在写入请求前必须把HttpWebRequire.Method设置为post,否则在使用BeginGetRequireStream 获取请求数据流的时候，系统就会发出 “无法发送具有此谓词类型的内容正文" 的异常。
Model
1 namespace Model
2 {
3 [Serializable]
4 public class Person
5 {
6 public int ID
7 {
8 get;
9 set;
10 }
11 public string Name
12 {
13 get;
14 set;
15 }
16 public int Age
17 {
18 get;
19 set;
20 }
21 }
22 }
服务器端
1 public class Handler : IHttpHandler { 2 3 public void ProcessRequest(HttpContext context) 4 { 5 //把信息转换为String，找出输入条件Id 6 byte[] bytes=new byte[1024]; 7 int length=context.Request.InputStream.Read(bytes,0,1024); 8 string condition = Encoding.Default.GetString(bytes); 9 int id = int.Parse(condition.Split(new string[] { ":" }, 10 StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries)[1]); 11 12 //根据Id查找对应Person对象 13 var person = GetPersonList().Where(x => x.ID == id).First(); 14 15 //所Person格式化为二进制数据写入OutputStream 16 BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter(); 17 formatter.Serialize(context.Response.OutputStream, person); 18 } 19 20 //模拟源数据 21 private IList<Person> GetPersonList() 22 { 23 var personList = new List<Person>(); 24 25 var person1 = new Person(); 26 person1.ID = 1; 27 person1.Name = "Leslie"; 28 person1.Age = 30; 29 personList.Add(person1); 30 ........... 31 return personList; 32 } 33 34 public bool IsReusable 35 { 36 get { return true;} 37 } 38 }
客户端
1 class Program
2 {
3 static void Main(string[] args)
4 {
5 ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
6 Request();
7 Console.ReadKey();
8 }
9
10 static void Request()
11 {
12 ThreadPoolMessage("Start");
13 //使用WebRequest.Create方法建立HttpWebRequest对象
14 HttpWebRequest webRequest = (HttpWebRequest)WebRequest.Create(
15 "http://localhost:5700/Handler.ashx");
16 webRequest.Method = "post";
17
18 //对写入数据的RequestStream对象进行异步请求
19 IAsyncResult result=webRequest.BeginGetRequestStream(
20 new AsyncCallback(EndGetRequestStream),webRequest);
21 }
22
23 static void EndGetRequestStream(IAsyncResult result)
24 {
25 ThreadPoolMessage("RequestStream Complete");
26 //获取RequestStream
27 HttpWebRequest webRequest = (HttpWebRequest)result.AsyncState;
28 Stream stream=webRequest.EndGetRequestStream(result);
29
30 //写入请求条件
31 byte[] condition = Encoding.Default.GetBytes("Id:1");
32 stream.Write(condition, 0, condition.Length);
33
34 //异步接收回传信息
35 IAsyncResult responseResult = webRequest.BeginGetResponse(
36 new AsyncCallback(EndGetResponse), webRequest);
37 }
38
39 static void EndGetResponse(IAsyncResult result)
40 {
41 //显出线程池现状
42 ThreadPoolMessage("GetResponse Complete");
43
44 //结束异步请求，获取结果
45 HttpWebRequest webRequest = (HttpWebRequest)result.AsyncState;
46 WebResponse webResponse = webRequest.EndGetResponse(result);
47
48 //把输出结果转化为Person对象
49 Stream stream = webResponse.GetResponseStream();
50 BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
51 var person=(Person)formatter.Deserialize(stream);
52 Console.WriteLine(string.Format("Person Id:{0} Name:{1} Age:{2}",
53 person.ID, person.Name, person.Age));
54 }
55
56 //显示线程池现状
57 static void ThreadPoolMessage(string data)
58 {
59 int a, b;
60 ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
61 string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n " +
62 "WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}\n",
63 data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
64
65 Console.WriteLine(message);
66 }
67 }
从运行结果可以看到，BeginGetRequireStream、BeginGetResponse方法是使用CLR线程池的I/O线程。
5.4 异步调用WebService
相比TCP/IP套接字，在使用WebService的时候，服务器端需要更复杂的操作处理，使用时间往往会更长。为了避免客户端长期处于等待状态，在配置服务引用时选择 “生成异步操作”，系统可以自动建立异步调用的方式。
以.NET 2.0以前，系统都是使用ASMX来设计WebService，而近年来WCF可说是火热登场，下面就以WCF为例子简单介绍一下异步调用WebService的例子。
由于系统可以自动生成异步方法，使用起来非常简单，首先在服务器端建立服务ExampleService，里面包含方法Method。客户端引用此服务时，选择 “生成异步操作”。然后使用 BeginMethod 启动异步方法， 在回调函数中调用EndMethod结束异步调用。
服务端
1 [ServiceContract] 2 public interface IExampleService 3 { 4 [OperationContract] 5 string Method(string name); 6 } 7 8 public class ExampleService : IExampleService 9 { 10 public string Method(string name) 11 { 12 return "Hello " + name; 13 } 14 } 15 16 class Program 17 { 18 static void Main(string[] args) 19 { 20 ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(ExampleService)); 21 host.Open(); 22 Console.ReadKey(); 23 host.Close(); 24 } 25 } 26 27 <configuration> 28 <system.serviceModel> 29 <services> 30 <service name="Example.ExampleService"> 31 <endpoint address="" binding="wsHttpBinding" contract="Example.IExampleService"> 32 <identity> 33 <dns value="localhost" /> 34 </identity> 35 </endpoint> 36 <endpoint address="mex" binding="mexHttpBinding" contract="IMetadataExchange" /> 37 <host> 38 <baseAddresses> 39 <add baseAddress="http://localhost:7200/Example/ExampleService/" /> 40 </baseAddresses> 41 </host> 42 </service> 43 </services> 44 </system.serviceModel> 45 </configuration>
客户端
1 class Program
2 {
3 static void Main(string[] args)
4 {
5 //设置最大线程数
6 ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
7 ThreadPoolMessage("Start");
8
9 //建立服务对象，异步调用服务方法
10 ExampleServiceReference.ExampleServiceClient exampleService = new
11 ExampleServiceReference.ExampleServiceClient();
12 exampleService.BeginMethod("Leslie",new AsyncCallback(AsyncCallbackMethod),
13 exampleService);
14 Console.ReadKey();
15 }
16
17 static void AsyncCallbackMethod(IAsyncResult result)
18 {
19 Thread.Sleep(1000);
20 ThreadPoolMessage("Complete");
21 ExampleServiceReference.ExampleServiceClient example =
22 (ExampleServiceReference.ExampleServiceClient)result.AsyncState;
23 string data=example.EndMethod(result);
24 Console.WriteLine(data);
25 }
26
27 //显示线程池现状
28 static void ThreadPoolMessage(string data)
29 {
30 int a, b;
31 ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
32 string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n " +
33 "WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}\n",
34 data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
35
36 Console.WriteLine(message);
37 }
38 }
39
40 <configuration>
41 <system.serviceModel>
42 <bindings>
43 <wsHttpBinding>
44 <binding name="WSHttpBinding_IExampleService" closeTimeout="00:01:00"
45 openTimeout="00:01:00" receiveTimeout="00:10:00" sendTimeout="00:01:00"
46 bypassProxyOnLocal="false" transactionFlow="false"
47 hostNameComparisonMode="StrongWildcard" maxBufferPoolSize="524288"
48 maxReceivedMessageSize="65536" messageEncoding="Text" textEncoding="utf-8"
49 useDefaultWebProxy="true" allowCookies="false">
50 <readerQuotas maxDepth="32" maxStringContentLength="8192" maxArrayLength="16384"
51 maxBytesPerRead="4096" maxNameTableCharCount="16384" />
52 <reliableSession ordered="true" inactivityTimeout="00:10:00" enabled="false" />
53 <security mode="Message">
54 <transport clientCredentialType="Windows" proxyCredentialType="None"
55 realm="" />
56 <message clientCredentialType="Windows" negotiateServiceCredential="true"
57 algorithmSuite="Default" />
58 </security>
59 </binding>
60 </wsHttpBinding>
61 </bindings>
62 <client>
63 <endpoint address="http://localhost:7200/Example/ExampleService/"
64 binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="WSHttpBinding_IExampleService"
65 contract="ExampleServiceReference.IExampleService"
66 name="WSHttpBinding_IExampleService">
67 <identity>
68 <dns value="localhost" />
69 </identity>
70 </endpoint>
71 </client>
72 </system.serviceModel>
73 </configuration>
注意观察运行结果，异步调用服务时，回调函数都是运行于CLR线程池的I/O线程当中。
六、异步 SqlCommand
从ADO.NET 2.0开始，SqlCommand就新增了几个异步方法执行SQL命令。相对于同步执行方式，它使主线程不需要等待数据库的返回结果，在使用复杂性查询或批量插入时将有效提高主线程的效率。使用异步SqlCommand的时候，请注意把ConnectionString 的 Asynchronous Processing 设置为 true 。
注意：SqlCommand异步操作的特别之处在于线程并不依赖于CLR线程池，而是由Windows内部提供，这比使用异步委托更有效率。但如果需要使用回调函数的时候，回调函数的线程依然是来自于CLR线程池的工作者线程。
SqlCommand有以下几个方法支持异步操作：
public IAsyncResult BeginExecuteNonQuery (......) public int EndExecuteNonQuery(IAsyncResult)
public IAsyncResult BeginExecuteReader(......) public SqlDataReader EndExecuteReader(IAsyncResult)
public IAsyncResult BeginExecuteXmlReader (......) public XmlReader EndExecuteXmlReader(IAsyncResult）
由于使用方式相似，此处就以 BeginExecuteNonQuery 为例子，介绍一下异步SqlCommand的使用。首先建立connectionString,注意把Asynchronous Processing设置为true来启动异步命令，然后把SqlCommand.CommandText设置为 WAITFOR DELAY "0:0:3" 来虚拟数据库操作。再通过BeginExecuteNonQuery启动异步操作，利用轮询方式监测操作情况。最后在操作完成后使用EndExecuteNonQuery完成异步操作。
1 class Program 2 { 3 //把Asynchronous Processing设置为true 4 static string connectionString = "Data Source=LESLIE-PC;Initial Catalog=Business;“+ 5 "Integrated Security=True;Asynchronous Processing=true"; 6 7 static void Main(string[] args) 8 { 9 //把CLR线程池最大线程数设置为1000 10 ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000); 11 ThreadPoolMessage("Start"); 12 13 //使用WAITFOR DELAY命令来虚拟操作 14 SqlConnection connection = new SqlConnection(connectionString); 15 SqlCommand command = new SqlCommand("WAITFOR DELAY ‘0:0:3‘;", connection); 16 connection.Open(); 17 18 //启动异步SqlCommand操作，利用轮询方式监测操作 19 IAsyncResult result = command.BeginExecuteNonQuery(); 20 ThreadPoolMessage("BeginRead"); 21 while (!result.AsyncWaitHandle.WaitOne(500)) 22 Console.WriteLine("Main thread do work........"); 23 24 //结束异步SqlCommand 25 int count= command.EndExecuteNonQuery(result); 26 ThreadPoolMessage("\nCompleted"); 27 Console.ReadKey(); 28 } 29 30 //显示线程池现状 31 static void ThreadPoolMessage(string data) 32 { 33 int a, b; 34 ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b); 35 string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n "+ 36 "WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}\n", 37 data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString()); 38 Console.WriteLine(message); 39 } 40 }
注意运行结果，SqlCommand的异步执行线程并不属于CLR线程池。
如果觉得使用轮询方式过于麻烦，可以使用回调函数，但要注意当调用回调函数时，线程是来自于CLR线程池的工作者线程。
1 class Program
2 {
3 //把Asynchronous Processing设置为true
4 static string connectionString = "Data Source=LESLIE-PC;Initial Catalog=Business;”+
5 “Integrated Security=True;Asynchronous Processing=true";
6 static void Main(string[] args)
7 {
8 //把CLR线程池最大线程数设置为1000
9 ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
10 ThreadPoolMessage("Start");
11
12 //使用WAITFOR DELAY命令来虚拟操作
13 SqlConnection connection = new SqlConnection(connectionString);
14 SqlCommand command = new SqlCommand("WAITFOR DELAY ‘0:0:3‘;", connection);
15 connection.Open();
16
17 //启动异步SqlCommand操作，并把SqlCommand对象传递到回调函数
18 IAsyncResult result = command.BeginExecuteNonQuery(
19 new AsyncCallback(AsyncCallbackMethod),command);
20 Console.ReadKey();
21 }
22
23 static void AsyncCallbackMethod(IAsyncResult result)
24 {
25 Thread.Sleep(200);
26 ThreadPoolMessage("AsyncCallback");
27 SqlCommand command = (SqlCommand)result.AsyncState;
28 int count=command.EndExecuteNonQuery(result);
29 command.Connection.Close();
30 }
31
32 //显示线程池现状
33 static void ThreadPoolMessage(string data)
34 {
35 int a, b;
36 ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
37 string message = string.Format("{0}\n CurrentThreadId is {1}\n "+
38 "WorkerThreads is:{2} CompletionPortThreads is :{3}\n",
39 data, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
40
41 Console.WriteLine(message);
42 }
43 }
运行结果：
七、并行编程与PLINQ
要使用多线程开发，必须非常熟悉Thread的使用，而且在开发过程中可能会面对很多未知的问题。为了简化开发，.NET 4.0 特别提供一个并行编程库System.Threading.Tasks，它可以简化并行开发，你无需直接跟线程或线程池打交道，就可以简单建立多线程应用程序。此外，.NET还提供了新的一组扩展方法PLINQ，它具有自动分析查询功能，如果并行查询能提高系统效率，则同时运行，如果查询未能从并行查询中受益，则按原顺序查询。下面将详细介绍并行操作的方式。
7.1 泛型委托
使用并行编程可以同时操作多个委托,在介绍并行编程前先简单介绍一下两个泛型委托System.Func<>与System.Action<>。
Func<>是一个能接受多个参数和一个返回值的泛型委托，它能接受0个到16个输入参数, 其中 T1,T2,T3,T4......T16 代表自定的输入类型，TResult为自定义的返回值。 public delegate TResult Func<TResult>（） public delegate TResult Func<T1，TResult>（T1 arg1） public delegate TResult Func<T1，T2, TResult>（T1 arg1,T2 arg2） public delegate TResult Func<T1，T2, T3, TResult>（T1 arg1,T2 arg2,T3 arg3） public delegate TResult Func<T1，T2, T3, ,T4, TResult>（T1 arg1,T2 arg2,T3 arg3,T4 arg4） .............. public delegate TResult Func<T1，T2, T3, ,T4, ...... ,T16,TResult>（T1 arg1,T2 arg2,T3 arg3,T4 arg4，...... ,T16 arg16）
Action<>与Func<>十分相似，不同在于Action<>的返回值为void，Action能接受0~16个参数 public delegate void Action<T1>（） public delegate void Action<T1，T2>（T1 arg1,T2 arg2） public delegate void Action<T1，T2, T3>（T1 arg1,T2 arg2, T3 arg3） ............. public delegate void Action<T1，T2, T3, ,T4, ...... ,T16>（T1 arg1,T2 arg2,T3 arg3,T4 arg4，...... ,T16 arg16）
7.2 任务并行库（TPL）
System.Threading.Tasks中的类被统称为任务并行库（Task Parallel Library，TPL），TPL使用CLR线程池把工作分配到CPU，并能自动处理工作分区、线程调度、取消支持、状态管理以及其他低级别的细节操作，极大地简化了多线程的开发。
TPL包括常用的数据并行与任务并行两种执行方式：
7.2.1 数据并行
数据并行的核心类就是System.Threading.Tasks.Parallel，它包含两个静态方法 Parallel.For 与 Parallel.ForEach, 使用方式与for、foreach相仿。通过这两个方法可以并行处理System.Func<>、System.Action<>委托。
以下一个例子就是利用 public static ParallelLoopResult For( int from, int max, Action<int>) 方法对List<Person>进行并行查询。 假设使用单线程方式查询3个Person对象，需要用时大约6秒，在使用并行方式，只需使用2秒就能完成查询，而且能够避开Thread的繁琐处理。
1 class Program 2 { 3 static void Main(string[] args) 4 { 5 //设置最大线程数 6 ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000); 7 //并行查询 8 Parallel.For(0, 3,n => 9 { 10 Thread.Sleep(2000); //模拟查询 11 ThreadPoolMessage(GetPersonList()[n]); 12 }); 13 Console.ReadKey(); 14 } 15 16 //模拟源数据 17 static IList<Person> GetPersonList() 18 { 19 var personList = new List<Person>(); 20 21 var person1 = new Person(); 22 person1.ID = 1; 23 person1.Name = "Leslie"; 24 person1.Age = 30; 25 personList.Add(person1); 26 ........... 27 return personList; 28 } 29 30 //显示线程池现状 31 static void ThreadPoolMessage(Person person) 32 { 33 int a, b; 34 ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b); 35 string message = string.Format("Person ID:{0} Name:{1} Age:{2}\n" + 36 " CurrentThreadId is {3}\n WorkerThreads is:{4}" + 37 " CompletionPortThreads is :{5}\n", 38 person.ID, person.Name, person.Age, 39 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString()); 40 41 Console.WriteLine(message); 42 } 43 }
观察运行结果，对象并非按照原排列顺序进行查询，而是使用并行方式查询。
若想停止操作，可以利用ParallelLoopState参数，下面以ForEach作为例子。 public static ParallelLoopResult ForEach<TSource>( IEnumerable<TSource> source, Action<TSource, ParallelLoopState> action) 其中source为数据集，在Action<TSource,ParallelLoopState>委托的ParallelLoopState参数当中包含有Break（）和 Stop（）两个方法都可以使迭代停止。Break的使用跟传统for里面的使用方式相似，但因为处于并行处理当中，使用Break并不能保证所有运行能立即停止，在当前迭代之前的迭代会继续执行。若想立即停止操作，可以使用Stop方法，它能保证立即终止所有的操作，无论它们是处于当前迭代的之前还是之后。
1 class Program
2 {
3 static void Main(string[] args)
4 {
5 //设置最大线程数
6 ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
7
8 //并行查询
9 Parallel.ForEach(GetPersonList(), (person, state) =>
10 {
11 if (person.ID == 2)
12 state.Stop();
13 ThreadPoolMessage(person);
14 });
15 Console.ReadKey();
16 }
17
18 //模拟源数据
19 static IList<Person> GetPersonList()
20 {
21 var personList = new List<Person>();
22
23 var person1 = new Person();
24 person1.ID = 1;
25 person1.Name = "Leslie";
26 person1.Age = 30;
27 personList.Add(person1);
28 ..........
29 return personList;
30 }
31
32 //显示线程池现状
33 static void ThreadPoolMessage(Person person)
34 {
35 int a, b;
36 ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
37 string message = string.Format("Person ID:{0} Name:{1} Age:{2}\n" +
38 " CurrentThreadId is {3}\n WorkerThreads is:{4}" +
39 " CompletionPortThreads is :{5}\n",
40 person.ID, person.Name, person.Age,
41 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
42
43 Console.WriteLine(message);
44 }
45 }
观察运行结果，当Person的ID等于2时，运行将会停止。
当要在多个线程中调用本地变量，可以使用以下方法： public static ParallelLoopResult ForEach<TSource, TLocal>(IEnumerable<Of TSource>, Func<Of TLocal>, Func<Of TSource,ParallelLoopState,TLocal,TLocal>, Action<Of TLocal>) 其中第一个参数为数据集; 第二个参数是一个Func委托，用于在每个线程执行前进行初始化; 第 三个参数是委托Func<Of T1,T2,T3,TResult>,它能对数据集的每个成员进行迭代，当中T1是数据集的成员，T2是一个ParallelLoopState对 象，它可以控制迭代的状态，T3是线程中的本地变量; 第四个参数是一个Action委托，用于对每个线程的最终状态进行最终操作。
在以下例子中，使用ForEach计算多个Order的总体价格。在ForEach方法中，首先把参数初始化为0f，然后用把同一个Order的多个OrderItem价格进行累加，计算出Order的价格，最后把多个Order的价格进行累加，计算出多个Order的总体价格。
1 public class Order 2 { 3 public int ID; 4 public float Price; 5 } 6 7 public class OrderItem 8 { 9 public int ID; 10 public string Goods; 11 public int OrderID; 12 public float Price; 13 public int Count; 14 } 15 16 class Program 17 { 18 static void Main(string[] args) 19 { 20 //设置最大线程数 21 ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000); 22 float totalPrice = 0f; 23 //并行查询 24 var parallelResult = Parallel.ForEach(GetOrderList(), 25 () => 0f, //把参数初始值设为0 26 (order, state, orderPrice) => 27 { 28 //计算单个Order的价格 29 orderPrice = GetOrderItem().Where(item => item.OrderID == order.ID) 30 .Sum(item => item.Price * item.Count); 31 order.Price = orderPrice; 32 ThreadPoolMessage(order); 33 34 return orderPrice; 35 }, 36 (finallyPrice) => 37 { 38 totalPrice += finallyPrice;//计算多个Order的总体价格 39 } 40 ); 41 42 while (!parallelResult.IsCompleted) 43 Console.WriteLine("Doing Work!"); 44 45 Console.WriteLine("Total Price is:" + totalPrice); 46 Console.ReadKey(); 47 } 48 //虚拟数据 49 static IList<Order> GetOrderList() 50 { 51 IList<Order> orderList = new List<Order>(); 52 Order order1 = new Order(); 53 order1.ID = 1; 54 orderList.Add(order1); 55 ............ 56 return orderList; 57 } 58 //虚拟数据 59 static IList<OrderItem> GetOrderItem() 60 { 61 IList<OrderItem> itemList = new List<OrderItem>(); 62 63 OrderItem orderItem1 = new OrderItem(); 64 orderItem1.ID = 1; 65 orderItem1.Goods = "iPhone 4S"; 66 orderItem1.Price = 6700; 67 orderItem1.Count = 2; 68 orderItem1.OrderID = 1; 69 itemList.Add(orderItem1); 70 ........... 71 return itemList; 72 } 73 74 //显示线程池现状 75 static void ThreadPoolMessage(Order order) 76 { 77 int a, b; 78 ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b); 79 string message = string.Format("OrderID:{0} OrderPrice:{1}\n" + 80 " CurrentThreadId is {2}\n WorkerThreads is:{3}" + 81 " CompletionPortThreads is:{4}\n", 82 order.ID, order.Price, 83 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString()); 84 85 Console.WriteLine(message); 86 } 87 }
运行结果
7.2.2 任务并行
在TPL当中还可以使用Parallel.Invoke方法触发多个异步任务,其中 actions 中可以包含多个方法或者委托，parallelOptions用于配置Parallel类的操作。 public static void Invoke(Action[] actions ) public static void Invoke(ParallelOptions parallelOptions, Action[] actions ) 下面例子中利用了Parallet.Invoke并行查询多个Person，actions当中可以绑定方法、lambda表达式或者委托，注意绑定方法时必须是返回值为void的无参数方法。
1 class Program
2 {
3 static void Main(string[] args)
4 {
5 //设置最大线程数
6 ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000);
7
8 //任务并行
9 Parallel.Invoke(option,
10 PersonMessage,
11 ()=>ThreadPoolMessage(GetPersonList()[1]),
12 delegate(){
13 ThreadPoolMessage(GetPersonList()[2]);
14 });
15 Console.ReadKey();
16 }
17
18 static void PersonMessage()
19 {
20 ThreadPoolMessage(GetPersonList()[0]);
21 }
22
23 //显示线程池现状
24 static void ThreadPoolMessage(Person person)
25 {
26 int a, b;
27 ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b);
28 string message = string.Format("Person ID:{0} Name:{1} Age:{2}\n" +
29 " CurrentThreadId is {3}\n WorkerThreads is:{4}" +
30 " CompletionPortThreads is :{5}\n",
31 person.ID, person.Name, person.Age,
32 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, a.ToString(), b.ToString());
33
34 Console.WriteLine(message);
35 }
36
37 //模拟源数据
38 static IList<Person> GetPersonList()
39 {
40 var personList = new List<Person>();
41
42 var person1 = new Person();
43 person1.ID = 1;
44 person1.Name = "Leslie";
45 person1.Age = 30;
46 personList.Add(person1);
47 ..........
48 return personList;
49 }
50 }
运行结果
7.3 Task简介
以Thread创建的线程被默认为前台线程，当然你可以把线程IsBackground属性设置为true，但TPL为此提供了一个更简单的类Task。 Task存在于System.Threading.Tasks命名空间当中，它可以作为异步委托的简单替代品。 通过Task的Factory属性将返回TaskFactory类，以TaskFactory.StartNew（Action）方法可以创建一个新线程，所创建的线程默认为后台线程。
1 class Program 2 { 3 static void Main(string[] args) 4 { 5 ThreadPool.SetMaxThreads(1000, 1000); 6 Task.Factory.StartNew(() => ThreadPoolMessage()); 7 Console.ReadKey(); 8 } 9 10 //显示线程池现状 11 static void ThreadPoolMessage() 12 { 13 int a, b; 14 ThreadPool.GetAvailableThreads(out a, out b); 15 string message = string.Format("CurrentThreadId is:{0}\n" + 16 "CurrentThread IsBackground:{1}\n" + 17 "WorkerThreads is:{2}\nCompletionPortThreads is:{3}\n", 18 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, 19 Thread.CurrentThread.IsBackground.ToString(), 20 a.ToString(), b.ToString()); 21 Console.WriteLine(message); 22 } 23 }
运行结果
若要取消处理，可以利用CancellationTakenSource对象，在TaskFactory中包含有方法 public Task StartNew( Action action, CancellationToken cancellationToken ) 在方法中加入CancellationTakenSource对象的CancellationToken属性，可以控制任务的运行，调用CancellationTakenSource.Cancel时任务就会自动停止。下面以图片下载为例子介绍一下TaskFactory的使用。
服务器端页面
1 <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
2 <head runat="server">
3 <title></title>
4 <script type="text/C#" runat="server">
5 private static List<string> url=new List<string>();
6
7 protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
8 {
9 if (!Page.IsPostBack)
10 {
11 url.Clear();
12 Application["Url"] = null;
13 }
14 }
15
16 protected void CheckBox_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
17 {
18 CheckBox checkBox = (CheckBox)sender;
19 if (checkBox.Checked)
20 url.Add(checkBox.Text);
21 else
22 url.Remove(checkBox.Text);
23 Application["Url"]= url;
24 }
25 </script>
26 </head>
27 <body>
28 <form id="form1" runat="server" >
29 <div align="left">
30 <div align="center" style="float: left;">
31 <asp:Image ID="Image1" runat="server" ImageUrl="~/Images/A.jpg" /><br />
32 <asp:CheckBox ID="CheckBox1" runat="server" AutoPostBack="True"
33 oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="A.jpg" />
34 </div>
35 <div align="center" style="float: left">
36 <asp:Image ID="Image2" runat="server" ImageUrl="~/Images/B.jpg" /><br />
37 <asp:CheckBox ID="CheckBox2" runat="server" AutoPostBack="True"
38 oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="B.jpg" />
39 </div>
40 <div align="center" style="float: left">
41 <asp:Image ID="Image3" runat="server" ImageUrl="~/Images/C.jpg" /><br />
42 <asp:CheckBox ID="CheckBox3" runat="server" AutoPostBack="True"
43 oncheckedchanged="CheckBox_CheckedChanged" Text="C.jpg" />