.net中ThreadPool与Task的认识总结

     线程池和Task是多线程编程中两个常用的技术，你们在熟悉不过了。他们有什么关联关系？Task又是怎么工做的呢？估计不少时候会犯糊涂。经过翻阅资料，终于弄明白了，与你们分享一下。

 

工做线程与I/O线程
     在ThreadPool中有这样一个方法：

public static bool SetMaxThreads(int workerThreads, int completionPortThreads);

    此方法中有两个参数：workerThreads和completionPortThreads。这两个参数引伸出了两个概念：辅助线程（也叫工做线程）和异步 I/O 线程。这两个线程有什么区别么？经过查阅资料，咱们能够了解到，工做线程其实就是咱们编码主动向ThreadPool中建立的线程。而I/O线程是线程池中预先保留出来的部分线程，这部分线程的做用是为了分发从IOCP（I/O completion port） 中的回调。

    那么什么是IOCP回调呢？

    在CLR内部，系统维护了一个IOCP（I/O completion port），它提供了处理多个异步I/O请求的线程模型。咱们能够把IOCP看作是一个消息队列。当一个进程建立了一个IOCP，即建立了一个队列。当异步I/O请 求完成时，设备驱动程序就会生成一个I/O完成包,将它按照FIFO方式排队列入该完成端口。以后，会由I/O线程提取完成I/O请求包，并调用以前的委托。注意：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。

    I/O线程是由CLR调用的，一般状况下，咱们不会直接用到它 。可是线程池中区分它们的目的是为了不线程都去处理I/O回调而被耗尽，从而引起死锁。在编程时，开发人员须要关注的是确保I/O线程返回到线程池，I/O回调代码应该作尽可能小的工做，并尽快返回到线程池，不然I/O线程会很快消耗光。若是回调代码中的工做不少的话，应该考虑把工做拆分到一个工做者线程中去。不然，I/O线程被耗尽，大量工做线程空闲，可能致使死锁。

    再补充一下，当执行I/O操做的时候，不管是同步I/O操做仍是异步I/O操做，都会调用的Windows的API方法，好比，当读取文件时，调用ReadFile函数。该方法会将你的当前线程从用户态转变成内核态，会生成一个I/O请求包，并初始化这个请求包。ReadFile会向内核传递，根据这个请求包，windows内核知道须要将这个I/O操做发送给哪一个硬件设备。这些I/O操做会进入设备本身的处理队列中，该队列由这个设备的驱动程序维护。

    若是此时是同步I/O操做，那么在硬件设备操做I/O的时候，发出I/O请求的线程因为无事可作被windows变成睡眠状态，当硬件设备完成操做后，再唤醒这个线程。这种方式很是直接，可是性能不高，若是请求数不少，那么休眠的线程数也不少，浪费了大量资源。

    若是是异步I/O操做（.Net中，异步的I/O操做大部分为BeginXXX的形式 ），该方法在Windows把I/O请求包发送到设备的处理队列后就返回。同时，在调用异步I/O操做时，即调用BeginXXX方法的时候，须要传入一个委托，该委托方法会随着I/O请求包一路传递到设备的驱动程序。在设备处理完I/O请求包后，将该委托再放到CLR线程池队列。

    总结来讲，IOCP（I/O completion port）中有2个队列，一个是先进先出的队列，存放的是IO完成包，即已经完成的IO操做须要执行回调方法。还有一个队列是线程队列，IOCP会预分配一些线程在这个队列中，这样会比即时建立线程处理I/O请求速度更快。这个队列是后进先出的，好处是下一个请求的到来可能仍是用以前的线程来处理，就不须要进行线程上下文切换，提升了性能。

    这里有一个IOCP的解释，写的很好。http://gamebabyrocksun.blog.163.com/blog/static/57153463201036104134250/ 

Task的运行原理分析

    Task与ThreadPool什么关系呢？简单来讲，Task是基于ThreadPool实现的，固然被标记为LongRunning的Task（单首创建线程实现）除外。Task被建立后，经过TaskScheduler执行工做项的分配。TaskScheduler会把工做项存储到两类队列中： 全局队列与本地队列。全局队列被设计为FIFO的队列。本地队列存储在线程中，被设计为LIFO.

    当主程序建立了一个Task后，因为建立这个Task的线程不是线程池中的线程，则TaskScheduler 会把该Task放入全局队列中。

    若是这个Task是由线程池中的线程建立，而且未设置TaskCreationOptions.PreferFairness标记（默认状况下未设置），TaskScheduler 会把该Task放入到该线程的本地队列中。若是设置了TaskCreationOptions.PreferFairness标记，则放入全局队列。

    官方的解释是： 最高级任务（即不在其余任务的上下文中建立的任务）与任何其余工做项同样放在全局队列上。 可是，嵌套任务或子任务（在其余任务的上下文中建立）的处理方式大不相同。 子任务或嵌套任务放置在特定于执行父任务的线程的本地队列上。 父任务多是最高级任务，也多是其余任务的子任务。

    那么任务放入到两类队列中后，是如何被执行的呢？

    当线程池中的线程准备好执行更多工做时，首先查看本地队列。 若是工做项在此处等待，直接经过LIFO的模式获取执行。 若是没有，则向全局队列以FIFO的模式获取工做项。若是全局队列也没有工做项，则查看其余线程的本地队列是否有可执行工做项，若是存在可执行工做项，则以FIFO的模式出队执行。