C# Task 多任务：C# 扩展TaskScheduler实现独立线程池，支持多任务批量处理，互不干扰，无缝兼容Task
先上源码：
https://gitee.com/s0611163/TaskSchedulerEx
为什么编写TaskSchedulerEx类？
因为.NET默认线程池只有一个线程池，如果某个批量任务一直占着大量线程，甚至耗尽默认线程池，则会严重影响应用程序域中其它任务或批量任务的性能。
特点：
1、使用独立线程池，线程池中线程分为核心线程和辅助线程，辅助线程会动态增加和释放，且总线程数不大于参数_maxThreadCount
2、无缝兼容Task，使用上和Task一样，可以用它来实现异步，参见：C# async await 异步执行方法封装 替代 BackgroundWorker
3、队列中尚未执行的任务可以取消
4、通过扩展类TaskHelper实现任务分组
5、和SmartThreadPool对比，优点是无缝兼容Task类，和Task类使用没有区别，因为它本身就是对Task、TaskScheduler的扩展，所以Task类的ContinueWith、WaitAll等方法它都支持，以及兼容async、await异步编程
6、代码量相当精简，TaskSchedulerEx类只有260多行代码
7、池中的线程数量会根据负载自动增减，支持，但没有SmartThreadPool智能，为了性能，使用了比较笨的方式实现，不知道大家有没有既智能，性能又高的方案，我有一个思路，在定时器中计算每个任务执行平均耗时，然后使用公式(线程数 = CPU核心数 * ( 本地计算时间 + 等待时间 ) / 本地计算时间)来计算最佳线程数，然后按最佳线程数来动态创建线程，但这个计算过程可能会牺牲性能
对比SmartThreadPool：
TaskSchedulerEx类代码(使用Semaphore实现)：
using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks; namespace Utils
{
/// <summary>
/// TaskScheduler扩展
/// 每个实例都是独立线程池
/// </summary>
public class TaskSchedulerEx : TaskScheduler, IDisposable
{
#region 外部方法
[DllImport("kernel32.dll", EntryPoint = "SetProcessWorkingSetSize")]
public static extern int SetProcessWorkingSetSize(IntPtr process, int minSize, int maxSize);
#endregion #region 变量属性事件
private ConcurrentQueue<Task> _tasks = new ConcurrentQueue<Task>();
private int _coreThreadCount = 0;
private int _maxThreadCount = 0;
private int _auxiliaryThreadTimeOut = 20000; //辅助线程释放时间
private int _activeThreadCount = 0;
private System.Timers.Timer _timer;
private object _lockCreateTimer = new object();
private bool _run = true;
private Semaphore _sem = null;
private int _semMaxCount = int.MaxValue; //可以同时授予的信号量的最大请求数
private int _semCount = 0; //可用信号量请求数
private int _runCount = 0; //正在执行的和等待执行的任务数量 /// <summary>
/// 活跃线程数
/// </summary>
public int ActiveThreadCount
{
get { return _activeThreadCount; }
} /// <summary>
/// 核心线程数
/// </summary>
public int CoreThreadCount
{
get { return _coreThreadCount; }
} /// <summary>
/// 最大线程数
/// </summary>
public int MaxThreadCount
{
get { return _maxThreadCount; }
}
#endregion #region 构造函数
/// <summary>
/// TaskScheduler扩展
/// 每个实例都是独立线程池
/// </summary>
/// <param name="coreThreadCount">核心线程数(大于或等于0，不宜过大)(如果是一次性使用，则设置为0比较合适)</param>
/// <param name="maxThreadCount">最大线程数</param>
public TaskSchedulerEx(int coreThreadCount = 10, int maxThreadCount = 20)
{
_sem = new Semaphore(0, _semMaxCount);
_maxThreadCount = maxThreadCount;
CreateCoreThreads(coreThreadCount);
}
#endregion #region override GetScheduledTasks
protected override IEnumerable<Task> GetScheduledTasks()
{
return _tasks;
}
#endregion #region override TryExecuteTaskInline
protected override bool TryExecuteTaskInline(Task task, bool taskWasPreviouslyQueued)
{
return false;
}
#endregion #region override QueueTask
protected override void QueueTask(Task task)
{
_tasks.Enqueue(task); while (_semCount >= _semMaxCount) //信号量已满，等待
{
Thread.Sleep(1);
} _sem.Release();
Interlocked.Increment(ref _semCount); Interlocked.Increment(ref _runCount);
if (_activeThreadCount < _maxThreadCount && _activeThreadCount < _runCount)
{
CreateThread();
}
}
#endregion #region 资源释放
/// <summary>
/// 资源释放
/// 队列中尚未执行的任务不再执行
/// </summary>
public void Dispose()
{
_run = false; if (_timer != null)
{
_timer.Stop();
_timer.Dispose();
_timer = null;
} while (_activeThreadCount > 0)
{
_sem.Release();
Interlocked.Increment(ref _semCount);
}
}
#endregion #region 创建核心线程池
/// <summary>
/// 创建核心线程池
/// </summary>
private void CreateCoreThreads(int? coreThreadCount = null)
{
if (coreThreadCount != null) _coreThreadCount = coreThreadCount.Value; for (int i = 0; i < _coreThreadCount; i++)
{
Interlocked.Increment(ref _activeThreadCount);
Thread thread = null;
thread = new Thread(new ThreadStart(() =>
{
Task task;
while (_run)
{
if (_tasks.TryDequeue(out task))
{
TryExecuteTask(task);
Interlocked.Decrement(ref _runCount);
}
else
{
_sem.WaitOne();
Interlocked.Decrement(ref _semCount);
}
}
Interlocked.Decrement(ref _activeThreadCount);
if (_activeThreadCount == 0)
{
GC.Collect();
GC.WaitForPendingFinalizers();
if (Environment.OSVersion.Platform == PlatformID.Win32NT)
{
SetProcessWorkingSetSize(System.Diagnostics.Process.GetCurrentProcess().Handle, -1, -1);
}
}
}));
thread.IsBackground = true;
thread.Start();
}
}
#endregion #region 创建辅助线程
/// <summary>
/// 创建辅助线程
/// </summary>
private void CreateThread()
{
Interlocked.Increment(ref _activeThreadCount);
Thread thread = null;
thread = new Thread(new ThreadStart(() =>
{
Task task;
DateTime dt = DateTime.Now;
while (_run && DateTime.Now.Subtract(dt).TotalMilliseconds < _auxiliaryThreadTimeOut)
{
if (_tasks.TryDequeue(out task))
{
TryExecuteTask(task);
Interlocked.Decrement(ref _runCount);
dt = DateTime.Now;
}
else
{
_sem.WaitOne(_auxiliaryThreadTimeOut);
Interlocked.Decrement(ref _semCount);
}
}
Interlocked.Decrement(ref _activeThreadCount);
if (_activeThreadCount == _coreThreadCount)
{
GC.Collect();
GC.WaitForPendingFinalizers();
if (Environment.OSVersion.Platform == PlatformID.Win32NT)
{
SetProcessWorkingSetSize(System.Diagnostics.Process.GetCurrentProcess().Handle, -1, -1);
}
}
}));
thread.IsBackground = true;
thread.Start();
}
#endregion #region 全部取消
/// <summary>
/// 全部取消
/// 取消队列中尚未执行的任务
/// </summary>
public void CancelAll()
{
Task tempTask;
while (_tasks.TryDequeue(out tempTask))
{
Interlocked.Decrement(ref _runCount);
}
}
#endregion }
}
TaskSchedulerEx类代码(使用AutoResetEvent实现)：
using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks; namespace Utils
{
/// <summary>
/// TaskScheduler扩展
/// 每个实例都是独立线程池
/// </summary>
public class TaskSchedulerEx : TaskScheduler, IDisposable
{
#region 外部方法
[DllImport("kernel32.dll", EntryPoint = "SetProcessWorkingSetSize")]
public static extern int SetProcessWorkingSetSize(IntPtr process, int minSize, int maxSize);
#endregion #region 变量属性事件
private ConcurrentQueue<Task> _tasks = new ConcurrentQueue<Task>();
private int _coreThreadCount = 0;
private int _maxThreadCount = 0;
private int _auxiliaryThreadTimeOut = 20000; //辅助线程释放时间
private int _activeThreadCount = 0;
private System.Timers.Timer _timer;
private object _lockCreateTimer = new object();
private bool _run = true;
private AutoResetEvent _evt = new AutoResetEvent(false); /// <summary>
/// 活跃线程数
/// </summary>
public int ActiveThreadCount
{
get { return _activeThreadCount; }
} /// <summary>
/// 核心线程数
/// </summary>
public int CoreThreadCount
{
get { return _coreThreadCount; }
} /// <summary>
/// 最大线程数
/// </summary>
public int MaxThreadCount
{
get { return _maxThreadCount; }
}
#endregion #region 构造函数
/// <summary>
/// TaskScheduler扩展
/// 每个实例都是独立线程池
/// </summary>
/// <param name="coreThreadCount">核心线程数(大于或等于0，不宜过大)(如果是一次性使用，则设置为0比较合适)</param>
/// <param name="maxThreadCount">最大线程数</param>
public TaskSchedulerEx(int coreThreadCount = 10, int maxThreadCount = 20)
{
_maxThreadCount = maxThreadCount;
CreateCoreThreads(coreThreadCount);
}
#endregion #region override GetScheduledTasks
protected override IEnumerable<Task> GetScheduledTasks()
{
return _tasks;
}
#endregion #region override TryExecuteTaskInline
protected override bool TryExecuteTaskInline(Task task, bool taskWasPreviouslyQueued)
{
return false;
}
#endregion #region override QueueTask
protected override void QueueTask(Task task)
{
CreateTimer();
_tasks.Enqueue(task);
_evt.Set();
}
#endregion #region 资源释放
/// <summary>
/// 资源释放
/// 队列中尚未执行的任务不再执行
/// </summary>
public void Dispose()
{
_run = false; if (_timer != null)
{
_timer.Stop();
_timer.Dispose();
_timer = null;
} while (_activeThreadCount > 0)
{
_evt.Set();
}
}
#endregion #region 创建核心线程池
/// <summary>
/// 创建核心线程池
/// </summary>
private void CreateCoreThreads(int? coreThreadCount = null)
{
if (coreThreadCount != null) _coreThreadCount = coreThreadCount.Value; for (int i = 0; i < _coreThreadCount; i++)
{
Interlocked.Increment(ref _activeThreadCount);
Thread thread = null;
thread = new Thread(new ThreadStart(() =>
{
Task task;
while (_run)
{
if (_tasks.TryDequeue(out task))
{
TryExecuteTask(task);
}
else
{
_evt.WaitOne();
}
}
Interlocked.Decrement(ref _activeThreadCount);
if (_activeThreadCount == 0)
{
GC.Collect();
GC.WaitForPendingFinalizers();
if (Environment.OSVersion.Platform == PlatformID.Win32NT)
{
SetProcessWorkingSetSize(System.Diagnostics.Process.GetCurrentProcess().Handle, -1, -1);
}
}
}));
thread.IsBackground = true;
thread.Start();
}
}
#endregion #region 创建辅助线程
/// <summary>
/// 创建辅助线程
/// </summary>
private void CreateThread()
{
Interlocked.Increment(ref _activeThreadCount);
Thread thread = null;
thread = new Thread(new ThreadStart(() =>
{
Task task;
DateTime dt = DateTime.Now;
while (_run && DateTime.Now.Subtract(dt).TotalMilliseconds < _auxiliaryThreadTimeOut)
{
if (_tasks.TryDequeue(out task))
{
TryExecuteTask(task);
dt = DateTime.Now;
}
else
{
_evt.WaitOne(_auxiliaryThreadTimeOut);
}
}
Interlocked.Decrement(ref _activeThreadCount);
if (_activeThreadCount == _coreThreadCount)
{
GC.Collect();
GC.WaitForPendingFinalizers();
if (Environment.OSVersion.Platform == PlatformID.Win32NT)
{
SetProcessWorkingSetSize(System.Diagnostics.Process.GetCurrentProcess().Handle, -1, -1);
}
}
}));
thread.IsBackground = true;
thread.Start();
}
#endregion #region 创建定时器
private void CreateTimer()
{
if (_timer == null) //_timer不为空时，跳过，不走lock，提升性能
{
if (_activeThreadCount >= _coreThreadCount && _activeThreadCount < _maxThreadCount) //活跃线程数达到最大线程数时，跳过，不走lock，提升性能
{
lock (_lockCreateTimer)
{
if (_timer == null)
{
_timer = new System.Timers.Timer();
_timer.Interval = _coreThreadCount == 0 ? 1 : 500;
_timer.Elapsed += (s, e) =>
{
if (_activeThreadCount >= _coreThreadCount && _activeThreadCount < _maxThreadCount)
{
if (_tasks.Count > 0)
{
if (_timer.Interval != 20) _timer.Interval = 20;
CreateThread();
}
else
{
if (_timer.Interval != 500) _timer.Interval = 500;
}
}
else
{
if (_timer != null)
{
_timer.Stop();
_timer.Dispose();
_timer = null;
}
}
};
_timer.Start();
}
}
}
}
}
#endregion #region 全部取消
/// <summary>
/// 全部取消
/// 取消队列中尚未执行的任务
/// </summary>
public void CancelAll()
{
Task tempTask;
while (_tasks.TryDequeue(out tempTask)) { }
}
#endregion }
}
RunHelper类代码：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks; namespace Utils
{
/// <summary>
/// 线程工具类
/// </summary>
public static class RunHelper
{
#region 变量属性事件 #endregion #region 线程中执行
/// <summary>
/// 线程中执行
/// </summary>
public static Task Run(this TaskScheduler scheduler, Action<object> doWork, object arg = null, Action<Exception> errorAction = null)
{
return Task.Factory.StartNew((obj) =>
{
try
{
doWork(obj);
}
catch (Exception ex)
{
if (errorAction != null) errorAction(ex);
LogUtil.Error(ex, "ThreadUtil.Run错误");
}
}, arg, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.None, scheduler);
}
#endregion #region 线程中执行
/// <summary>
/// 线程中执行
/// </summary>
public static Task Run(this TaskScheduler scheduler, Action doWork, Action<Exception> errorAction = null)
{
return Task.Factory.StartNew(() =>
{
try
{
doWork();
}
catch (Exception ex)
{
if (errorAction != null) errorAction(ex);
LogUtil.Error(ex, "ThreadUtil.Run错误");
}
}, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.None, scheduler);
}
#endregion #region 线程中执行
/// <summary>
/// 线程中执行
/// </summary>
public static Task<T> Run<T>(this TaskScheduler scheduler, Func<object, T> doWork, object arg = null, Action<Exception> errorAction = null)
{
return Task.Factory.StartNew<T>((obj) =>
{
try
{
return doWork(obj);
}
catch (Exception ex)
{
if (errorAction != null) errorAction(ex);
LogUtil.Error(ex, "ThreadUtil.Run错误");
return default(T);
}
}, arg, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.None, scheduler);
}
#endregion #region 线程中执行
/// <summary>
/// 线程中执行
/// </summary>
public static Task<T> Run<T>(this TaskScheduler scheduler, Func<T> doWork, Action<Exception> errorAction = null)
{
return Task.Factory.StartNew<T>(() =>
{
try
{
return doWork();
}
catch (Exception ex)
{
if (errorAction != null) errorAction(ex);
LogUtil.Error(ex, "ThreadUtil.Run错误");
return default(T);
}
}, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.None, scheduler);
}
#endregion #region 线程中执行
/// <summary>
/// 线程中执行
/// </summary>
public static async Task<T> RunAsync<T>(this TaskScheduler scheduler, Func<object, T> doWork, object arg = null, Action<Exception> errorAction = null)
{
return await Task.Factory.StartNew<T>((obj) =>
{
try
{
return doWork(obj);
}
catch (Exception ex)
{
if (errorAction != null) errorAction(ex);
LogUtil.Error(ex, "ThreadUtil.Run错误");
return default(T);
}
}, arg, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.None, scheduler);
}
#endregion #region 线程中执行
/// <summary>
/// 线程中执行
/// </summary>
public static async Task<T> RunAsync<T>(this TaskScheduler scheduler, Func<T> doWork, Action<Exception> errorAction = null)
{
return await Task.Factory.StartNew<T>(() =>
{
try
{
return doWork();
}
catch (Exception ex)
{
if (errorAction != null) errorAction(ex);
LogUtil.Error(ex, "ThreadUtil.Run错误");
return default(T);
}
}, CancellationToken.None, TaskCreationOptions.None, scheduler);
}
#endregion }
}
TaskHelper扩展类：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks; namespace Utils
{
/// <summary>
/// Task帮助类基类
/// </summary>
public class TaskHelper
{
#region 变量
/// <summary>
/// 处理器数
/// </summary>
private static int _processorCount = Environment.ProcessorCount;
#endregion #region UI任务
private static TaskScheduler _UITask;
/// <summary>
/// UI任务(2-4个线程)
/// </summary>
public static TaskScheduler UITask
{
get
{
if (_UITask == null) _UITask = new TaskSchedulerEx(2, 4);
return _UITask;
}
}
#endregion #region 菜单任务
private static TaskScheduler _MenuTask;
/// <summary>
/// 菜单任务(2-4个线程)
/// </summary>
public static TaskScheduler MenuTask
{
get
{
if (_MenuTask == null) _MenuTask = new TaskSchedulerEx(2, 4);
return _MenuTask;
}
}
#endregion #region 计算任务
private static TaskScheduler _CalcTask;
/// <summary>
/// 计算任务(线程数：处理器数*2)
/// </summary>
public static TaskScheduler CalcTask
{
get
{
if (_CalcTask == null) _CalcTask = new LimitedTaskScheduler(_processorCount * 2);
return _CalcTask;
}
}
#endregion #region 网络请求
private static TaskScheduler _RequestTask;
/// <summary>
/// 网络请求(8-32个线程)
/// </summary>
public static TaskScheduler RequestTask
{
get
{
if (_RequestTask == null) _RequestTask = new TaskSchedulerEx(8, 32);
return _RequestTask;
}
}
#endregion #region 数据库任务
private static TaskScheduler _DBTask;
/// <summary>
/// 数据库任务(8-32个线程)
/// </summary>
public static TaskScheduler DBTask
{
get
{
if (_DBTask == null) _DBTask = new TaskSchedulerEx(8, 32);
return _DBTask;
}
}
#endregion #region IO任务
private static TaskScheduler _IOTask;
/// <summary>
/// IO任务(8-32个线程)
/// </summary>
public static TaskScheduler IOTask
{
get
{
if (_IOTask == null) _IOTask = new TaskSchedulerEx(8, 32);
return _IOTask;
}
}
#endregion #region 首页任务
private static TaskScheduler _MainPageTask;
/// <summary>
/// 首页任务(8-32个线程)
/// </summary>
public static TaskScheduler MainPageTask
{
get
{
if (_MainPageTask == null) _MainPageTask = new TaskSchedulerEx(8, 32);
return _MainPageTask;
}
}
#endregion #region 图片加载任务
private static TaskScheduler _LoadImageTask;
/// <summary>
/// 图片加载任务(8-32个线程)
/// </summary>
public static TaskScheduler LoadImageTask
{
get
{
if (_LoadImageTask == null) _LoadImageTask = new TaskSchedulerEx(8, 32);
return _LoadImageTask;
}
}
#endregion #region 浏览器任务
private static TaskScheduler _BrowserTask;
/// <summary>
/// 浏览器任务(2-4个线程)
/// </summary>
public static TaskScheduler BrowserTask
{
get
{
if (_BrowserTask == null) _BrowserTask = new TaskSchedulerEx(2, 4);
return _BrowserTask;
}
}
#endregion }
}
Form1.cs测试代码：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Management;
using System.Reflection;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
using Utils; namespace test
{
public partial class Form1 : Form
{
private TaskSchedulerEx _taskSchedulerEx = null;
private TaskSchedulerEx _taskSchedulerExSmall = null;
private TaskSchedulerEx _task = null; public Form1()
{
InitializeComponent();
_taskSchedulerEx = new TaskSchedulerEx(50, 500);
_taskSchedulerExSmall = new TaskSchedulerEx(5, 50);
_task = new TaskSchedulerEx(2, 10);
} private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{ } /// <summary>
/// 模拟大量网络请求任务
/// </summary>
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
DoTask(_taskSchedulerEx, 200000, 1000, 20);
} /// <summary>
/// 模拟CPU密集型任务
/// </summary>
private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
DoTask(_taskSchedulerEx, 100000, 2000, 1);
} /// <summary>
/// 模拟大量网络请求任务
/// </summary>
private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
{
DoTask(_taskSchedulerExSmall, 2000, 100, 20);
} /// <summary>
/// 模拟CPU密集型任务
/// </summary>
private void button4_Click(object sender, EventArgs e)
{
DoTask(_taskSchedulerExSmall, 2000, 100, 1);
} /// <summary>
/// 模拟任务
/// </summary>
/// <param name="scheduler">scheduler</param>
/// <param name="taskCount">任务数量</param>
/// <param name="logCount">每隔多少条数据打一个日志</param>
/// <param name="delay">模拟延迟或耗时(毫秒)</param>
private void DoTask(TaskSchedulerEx scheduler, int taskCount, int logCount, int delay)
{
_task.Run(() =>
{
Log("开始");
DateTime dt = DateTime.Now;
List<Task> taskList = new List<Task>();
for (int i = 1; i <= taskCount; i++)
{
Task task = scheduler.Run((obj) =>
{
var k = (int)obj;
Thread.Sleep(delay); //模拟延迟或耗时
if (k % logCount == 0)
{
Log("最大线程数：" + scheduler.MaxThreadCount + " 核心线程数：" + scheduler.CoreThreadCount + " 活跃线程数：" + scheduler.ActiveThreadCount.ToString().PadLeft(4, ' ') + " 处理数/总数：" + k + " / " + taskCount);
}
}, i, (ex) =>
{
Log(ex.Message);
});
taskList.Add(task);
}
Task.WaitAll(taskList.ToArray());
double d = DateTime.Now.Subtract(dt).TotalSeconds;
Log("完成，耗时：" + d + "秒");
});
} private void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
{
if (_taskSchedulerEx != null)
{
_taskSchedulerEx.Dispose(); //释放资源
_taskSchedulerEx = null;
}
}
}
}
测试截图：
C# Task 多任务：C# 扩展TaskScheduler实现独立线程池，支持多任务批量处理，互不干扰，无缝兼容Task的更多相关文章
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原文地址:http://blog.zhaojie.me/2009/07/thread-pool-2-dedicate-pool-and-io-pool.html 在上一篇文章中,我们简单讨论了线程池的 ...
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