轻量级线程池的设计与实现

在现代软件开发中,线程池是提高程序性能和资源利用率的重要工具。然而,现有的线程池实现往往缺乏灵活性和可配置性,这给开发者带来了不小的挑战。为了解决这个问题,设计实现了一个轻量级线程池——Tiny Thread Pool。这个线程池使用C# 4.0编写,具有简单、可扩展、支持任务优先级等特点。

Tiny Thread Pool 特点

Tiny Thread Pool 旨在提供一个简单、可扩展且易于使用的线程池解决方案。以下是其主要特点:

  • 简单易用:Tiny Thread Pool 的设计哲学是尽可能简化线程池的使用。
  • 队列可扩展:支持不同类型的任务队列,以适应不同的使用场景。
  • 任务项可扩展:可以自定义任务项,以满足特定的业务需求。
  • 最大工作线程数限制:可以设置线程池中工作线程的最大数量。
  • 动态线程工作:根据任务的多少动态地创建和销毁工作线程。
  • 任务优先级支持:支持设置任务的优先级,以实现更合理的任务调度。
  • 可扩展的日志记录:支持自定义日志记录方式,方便问题的追踪和调试。

Tiny Thread Pool 设计

Tiny Thread Pool 的设计基于以下几个核心接口:

  • ITaskItem:代表一个需要执行的任务。
  • ITaskQueue:代表任务队列的逻辑。
  • ITaskQueueController:代表生产者和消费者之间的通信逻辑(线程安全)。
  • WorkThread:代表一个线程工作单元。
  • TinyThreadPool:控制工作线程。

ITaskItem 接口定义了一个需要执行的任务。在C#中的实现如下:

public interface ITaskItem { void DoWork(); }

每个任务项都可以指定优先级,以便于线程池根据优先级来调度任务。

ITaskQueue 接口管理任务队列。在C#中的实现如下:

public interface ITaskQueue { int Count { get; } IWorkItem Dequeue(); void Enqueue(IWorkItem item); }

ITaskQueueController 接口提供了生产者和消费者之间的通信逻辑。在C#中的实现如下:

public interface ITaskQueueController : IDisposable { int ConsumersWaiting { get; } IWorkItem Dequeue(); void Enqueue(IWorkItem item); }

WorkThread 类执行任务项,并提供日志记录功能。在C#中的实现如下:

private void DoWork() { while (_isRun) { try { IWorkItem workItem = _taskQueueController.Dequeue(); if (workItem == null) { continue; } ProcessItem(workItem); } catch (Exception ex) { _log.Error(ex); } } }

线程池的扩展性

如果需要更强大的任务队列,可以实现ITaskQueue接口,并自定义ITaskQueueController实现线程安全。

示例

以下是一个创建自定义设置的TinyThreadPool的示例:

internal class Program { private static ITinyThreadPool _threadPool; private static void AddTasks() { for (int taskIndex = 0; taskIndex < 50; taskIndex++) { _threadPool.AddTask(new SampleTask(taskIndex)); } } private static void Main() { _threadPool = TinyThreadPool.Default; _threadPool = TinyThreadPool.Create(x => { x.Name = "My ThreadPool"; x.MinThreads = 2; x.MaxThreads = 10; x.MultiThreadingCapacity = MultiThreadingCapacity.Global; }); AddTasks(); Console.ReadKey(); } private sealed class SampleTask : ITaskItem { private readonly int _taskIndex; public SampleTask(int taskIndex) { _taskIndex = taskIndex; } public void DoWork() { Thread.Sleep(100); Console.WriteLine("Task {0} has been finished", _taskIndex); } } }
沪ICP备2024098111号-1
上海秋旦网络科技中心:上海市奉贤区金大公路8218号1幢 联系电话:17898875485