使用 ThreadPool 跟踪失败工作线程的可靠方法

Question

我正在寻找一种很好的方法来跟踪（计数）哪些工作人员在使用线程池排队并使用 WaitHandle.WaitAll() 来完成所有线程时失败。

联锁计数器是一种好技术还是有更强大的策略？

Answer 1

好的，这是您可以采取的方法。我已将要跟踪的数据封装到 TrackedWorkers 类中。此类有一个构造函数，使您能够设置将有多少工作人员在工作。然后，使用 LaunchWorkers 启动工作线程，这需要一个委托来接收 object 并返回 bool。 object 表示工作器的输入，bool 表示成功或失败，具体取决于 true 或 false分别返回值。

所以基本上我们所做的就是有一个数组来跟踪工作状态。我们启动工作程序并根据工作程序的返回值设置与该工作程序相对应的状态。当工作线程返回时，我们为所有要设置的 AutoResetEvents 设置一个 AutoResetEvent 和 WaitHandle.WaitAll。

请注意，有一个嵌套类来跟踪工作人员应该执行的工作（委托）、该工作的输入以及用于设置状态 AutoResetEvent 的 ID > 对应于该线程。

请非常小心地注意，一旦工作完成，我们就不会保留对工作委托 func 或 input 的引用。这很重要，这样我们就不会意外地阻止垃圾收集。

有一些方法可以获取特定工作人员的状态，以及成功工作人员的所有索引和失败工作人员的所有索引。

最后一点：我不认为这段代码已经准备好用于生产。这只是我将采取的方法的一个草图。您需要注意添加测试、异常处理和其他此类细节。

class TrackedWorkers {
    class WorkerState {
        public object Input { get; private set; }
        public int ID { get; private set; }
        public Func<object, bool> Func { get; private set; }
        public WorkerState(Func<object, bool> func, object input, int id) {
            Func = func;
            Input = input;
            ID = id;
        }
    }

    AutoResetEvent[] events;
    bool[] statuses;
    bool _workComplete;
    int _number;

    public TrackedWorkers(int number) {
        if (number <= 0 || number > 64) {
            throw new ArgumentOutOfRangeException(
                "number",
                "number must be positive and at most 64"
            );
        }
        this._number = number;
        events = new AutoResetEvent[number];
        statuses = new bool[number];
        _workComplete = false;
    }

    void Initialize() {
        _workComplete = false;
        for (int i = 0; i < _number; i++) {
            events[i] = new AutoResetEvent(false);
            statuses[i] = true;
        }
    }

    void DoWork(object state) {
        WorkerState ws = (WorkerState)state;
        statuses[ws.ID] = ws.Func(ws.Input);
        events[ws.ID].Set();
    }

    public void LaunchWorkers(Func<object, bool> func, object[] inputs) {
        Initialize();
        for (int i = 0; i < _number; i++) {
            WorkerState ws = new WorkerState(func, inputs[i], i);
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(this.DoWork, ws);
        }
        WaitHandle.WaitAll(events);
        _workComplete = true;
    }

    void ThrowIfWorkIsNotDone() {
        if (!_workComplete) {
            throw new InvalidOperationException("work not complete");
        }
    }

    public bool GetWorkerStatus(int i) {
        ThrowIfWorkIsNotDone();
        return statuses[i];
    }

    public IEnumerable<int> SuccessfulWorkers {
        get {
            return WorkersWhere(b => b);
        }
    }

    public IEnumerable<int> FailedWorkers {
        get {
            return WorkersWhere(b => !b);
        }
    }

    IEnumerable<int> WorkersWhere(Predicate<bool> predicate) {
        ThrowIfWorkIsNotDone();
        for (int i = 0; i < _number; i++) {
            if (predicate(statuses[i])) {
                yield return i;
            }
        }
    }
}

使用示例：

class Program {
    static Random rg = new Random();
    static object lockObject = new object();
    static void Main(string[] args) {
        int count = 64;
        Pair[] pairs = new Pair[count];
        for(int i = 0; i < count; i++) {
            pairs[i] = new Pair(i, 2 * i);
        }
        TrackedWorkers workers = new TrackedWorkers(count);
        workers.LaunchWorkers(SleepAndAdd, pairs.Cast<object>().ToArray());
        Console.WriteLine(
            "Number successful: {0}",
            workers.SuccessfulWorkers.Count()
        );
        Console.WriteLine(
            "Number failed: {0}",
            workers.FailedWorkers.Count()
        );
    }
    static bool SleepAndAdd(object o) {
        Pair pair = (Pair)o;
        int timeout;
        double d;
        lock (lockObject) {
            timeout = rg.Next(1000);
            d = rg.NextDouble();
        }
        Thread.Sleep(timeout);
        bool success = d < 0.5;
        if (success) {
            Console.WriteLine(pair.First + pair.Second);
        }
        return (success);

    }
}

上面的程序将启动 64 个线程。第 i 个线程的任务是将数字 i 和 2 * i 相加并将结果打印到控制台。但是，我添加了随机的睡眠量（少于一秒）来模拟繁忙状态，并掷硬币来确定线程的成功或失败。那些成功的打印他们被分配的任务的总和并返回true。那些失败的不打印任何内容并返回false。

这里我用过

struct Pair {
    public int First { get; private set; }
    public int Second { get; private set; }
    public Pair(int first, int second) : this() {
        this.First = first;
        this.Second = second;
    }
}