मैं C # में बहु-थ्रेडेड प्रोग्रामिंग सीखने की कोशिश कर रहा हूं और मैं इस बारे में उलझन में हूं कि जब थ्रेड पूल का उपयोग करना सबसे अच्छा है, तो अपने स्वयं के धागे बनाएं। एक पुस्तक केवल छोटे कार्यों के लिए थ्रेड पूल का उपयोग करने की सिफारिश करती है (जो भी इसका मतलब है), लेकिन मुझे कोई वास्तविक दिशानिर्देश नहीं मिल सकता है। इस प्रोग्रामिंग निर्णय लेते समय आपके द्वारा उपयोग किए जाने वाले कुछ विचार क्या हैं?
जवाबों:
यदि आपके पास बहुत सारे तार्किक कार्य हैं जिन्हें निरंतर प्रसंस्करण की आवश्यकता है और आप चाहते हैं कि समानांतर में किया जाए तो पूल + अनुसूचक का उपयोग करें।
यदि आपको अपने आईओ से संबंधित कार्यों को समवर्ती रूप से करने की आवश्यकता है जैसे कि रिमोट सर्वर या डिस्क एक्सेस से सामान डाउनलोड करना, लेकिन हर कुछ मिनट में एक बार यह कहने की आवश्यकता है, तो अपने स्वयं के थ्रेड्स बनाएं और समाप्त होने पर उन्हें मार दें।
संपादित करें: कुछ विचारों के बारे में, मैं डेटाबेस एक्सेस, फिजिक्स / सिमुलेशन, एआई (गेम्स) के लिए थ्रेड पूल का उपयोग करता हूं, और वर्चुअल मशीनों पर चलने वाले स्क्रिप्टेड कार्यों के लिए जो बहुत सारे उपयोगकर्ता परिभाषित कार्यों को संसाधित करता है।
आम तौर पर एक पूल में 2 थ्रेड्स प्रति प्रोसेसर (आजकल संभावित 4) होते हैं, हालाँकि आप अपनी इच्छानुसार थ्रेड की मात्रा सेट कर सकते हैं, यदि आप जानते हैं कि आपको कितने की आवश्यकता है।
संपादित करें: अपने स्वयं के थ्रेड बनाने का कारण संदर्भ परिवर्तन है, (यानी जब थ्रेड को स्वैप करने की आवश्यकता होती है और प्रक्रिया से बाहर, उनकी स्मृति के साथ)। बेकार संदर्भ परिवर्तन होने के बाद, जब आप अपने थ्रेड्स का उपयोग नहीं कर रहे हैं, तो कहें कि बस उन्हें छोड़ने के आसपास बैठें जैसा कि कोई कह सकता है, आपके कार्यक्रम के आधे प्रदर्शन को आसानी से कर सकता है (जैसे कि आपके पास 3 सोते हुए धागे और 2 सक्रिय धागे हैं)। इस प्रकार यदि थ्रेड डाउनलोड करने वाले लोग इंतजार कर रहे हैं तो वे सीपीयू के टन खा रहे हैं और आपके वास्तविक एप्लिकेशन के लिए कैश को ठंडा कर रहे हैं
मेरा सुझाव है कि आप C # में किसी अन्य भाषा के समान कारणों के लिए थ्रेड पूल का उपयोग करें।
जब आप चलने वाले थ्रेड्स की संख्या को सीमित करना चाहते हैं या उन्हें बनाने और नष्ट करने का ओवरहेड नहीं चाहते हैं, तो थ्रेड पूल का उपयोग करें।
छोटे कार्यों द्वारा, आपके द्वारा पढ़ी गई पुस्तक का अर्थ है छोटे जीवनकाल वाले कार्य। यदि एक धागा बनाने में दस सेकंड लगते हैं जो केवल एक सेकंड के लिए चलता है, तो यह एक जगह है जहाँ आपको पूल का उपयोग करना चाहिए (मेरे वास्तविक आंकड़ों को अनदेखा करें, यह अनुपात है जो मायने रखता है)।
अन्यथा आप अपना समय बनाने और उन्हें नष्ट करने के बजाय केवल उस कार्य को करने में खर्च करते हैं जो वे करने का इरादा रखते हैं।
यहाँ .Net में थ्रेड पूल का एक अच्छा सारांश है: http://blogs.msdn.com/pedram/archive/2007/08/05/dedicated-thread-or-a-threadpool-thread.aspx
पोस्ट में कुछ बिंदु भी हैं जब आपको थ्रेड पूल का उपयोग नहीं करना चाहिए और इसके बजाय अपना स्वयं का धागा शुरू करना चाहिए।
मैं इस मुफ्त ई-पुस्तक को पढ़ने की सलाह देता हूं: थ्रेडिंग इन सी # जोसेफ अलबहारी द्वारा
कम से कम "प्रारंभ करना" अनुभाग पढ़ें। ई-बुक एक बेहतरीन परिचय प्रदान करती है और इसमें उन्नत थ्रेडिंग जानकारी का भी समावेश होता है।
थ्रेड पूल का उपयोग करना है या नहीं, यह जानना अभी शुरुआत है। इसके बाद आपको यह निर्धारित करने की आवश्यकता होगी कि थ्रेड पूल में प्रवेश करने की कौन सी विधि आपकी आवश्यकताओं के लिए सबसे उपयुक्त है:
यह ई-बुक इन सभी की व्याख्या करती है और सलाह देती है कि उनका उपयोग कब करना है बनाम अपना खुद का धागा बनाना है।
थ्रेड पूल को आपके थ्रेड्स के बीच संदर्भ स्विचिंग को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ऐसी प्रक्रिया पर विचार करें जिसमें कई घटक चल रहे हों। उन घटकों में से प्रत्येक कार्यकर्ता धागे का निर्माण कर सकता है। आपकी प्रक्रिया में जितने अधिक धागे होंगे, संदर्भ स्विचिंग पर उतना अधिक समय बर्बाद होता है।
अब, यदि उन घटकों में से प्रत्येक थ्रेड पूल में आइटम पंक्तिबद्ध कर रहे थे, तो आपके पास बहुत कम संदर्भ ओवरहेड स्विचिंग होगा।
थ्रेड पूल को आपके CPU (या CPU कोर) पर किए जा रहे कार्य को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यही कारण है कि, डिफ़ॉल्ट रूप से, थ्रेड पूल प्रति प्रोसेसर कई थ्रेड को फैलाता है।
कुछ स्थितियाँ ऐसी हैं जहाँ आप थ्रेड पूल का उपयोग नहीं करना चाहेंगे। यदि आप I / O पर प्रतीक्षा कर रहे हैं, या किसी ईवेंट पर प्रतीक्षा कर रहे हैं, आदि तो आप उस थ्रेड पूल थ्रेड को टाई करते हैं और इसे किसी और द्वारा उपयोग नहीं किया जा सकता है। एक ही विचार लंबे समय तक चलने वाले कार्यों पर लागू होता है, हालांकि एक लंबे समय तक चलने वाले कार्य का गठन व्यक्तिपरक होता है।
पैक्स डियाब्लो एक अच्छा बिंदु भी बनाता है। धागे को कताई मुक्त नहीं है। इसमें समय लगता है और वे अपने स्टैक स्पेस के लिए अतिरिक्त मेमोरी का उपभोग करते हैं। थ्रेड पूल इस लागत को बढ़ाने के लिए थ्रेड्स का फिर से उपयोग करेगा।
नोट: आपने डेटा डाउनलोड करने या डिस्क I / O करने के लिए थ्रेड पूल थ्रेड का उपयोग करने के बारे में पूछा। आपको इसके लिए एक थ्रेड पूल थ्रेड का उपयोग नहीं करना चाहिए (ऊपर बताए गए कारणों के लिए)। इसके बजाय एसिंक्रोनस आई / ओ (उर्फ द बिगिनक्स और एंडएक्सएक्सएक्स तरीकों) का उपयोग करें। एक के लिए FileStreamहै कि हो सकता है BeginReadऔर EndRead। एक के लिए HttpWebRequestहो सकता है कि BeginGetResponseऔर EndGetResponse। वे उपयोग करने के लिए अधिक जटिल हैं, लेकिन वे बहु-थ्रेडेड आई / ओ प्रदर्शन करने का उचित तरीका हैं।
संचालन के लिए .NET थ्रेड पूल से सावधान रहें, जो उनके प्रसंस्करण के किसी भी महत्वपूर्ण, परिवर्तनशील या अज्ञात भाग के लिए ब्लॉक हो सकता है, क्योंकि यह थ्रेड भुखमरी का खतरा है। .NET समानांतर एक्सटेंशन का उपयोग करने पर विचार करें, जो थ्रेडेड संचालन पर अच्छी संख्या में तार्किक सार प्रदान करते हैं। उनमें एक नया शेड्यूलर भी शामिल है, जो थ्रेडपूल पर एक सुधार होना चाहिए। यहाँ देखें
केवल छोटे कार्यों के लिए थ्रेड पूल का उपयोग करने का एक कारण यह है कि थ्रेड पूल थ्रेड्स की एक सीमित संख्या है। यदि कोई लंबे समय तक उपयोग किया जाता है तो यह उस धागे को अन्य कोड द्वारा उपयोग किए जाने से रोकता है। यदि ऐसा कई बार होता है तो थ्रेड पूल का उपयोग किया जा सकता है।
थ्रेड पूल का उपयोग करने के सूक्ष्म प्रभाव हो सकते हैं - कुछ .NET टाइमर थ्रेड पूल थ्रेड का उपयोग करते हैं और उदाहरण के लिए, आग नहीं लगेंगे।
यदि आपके पास एक पृष्ठभूमि कार्य है जो लंबे समय तक जीवित रहेगा, जैसे आपके आवेदन के पूरे जीवनकाल के लिए, तो अपना खुद का धागा बनाना एक उचित बात है। यदि आपके पास छोटी नौकरियां हैं जो एक धागे में किए जाने की आवश्यकता है, तो थ्रेड पूलिंग का उपयोग करें।
एक आवेदन में जहां आप कई थ्रेड्स बना रहे हैं, थ्रेड्स बनाने का ओवरहेड पर्याप्त हो जाता है। थ्रेड पूल का उपयोग करके थ्रेड्स को एक बार बनाया जाता है और उनका पुन: उपयोग किया जाता है, इस प्रकार थ्रेड निर्माण ओवरहेड से बचा जाता है।
जिस एप्लिकेशन पर मैंने काम किया था, थ्रेड बनाने से लेकर थ्रेड पूल का उपयोग करने के लिए अल्पकालिक थ्रेड्स का उपयोग करके वास्तव में एप्लिकेशन के थ्रू हेल्प किया।
समवर्ती रूप से निष्पादित इकाइयों के साथ उच्चतम प्रदर्शन के लिए, अपना स्वयं का थ्रेड पूल लिखें, जहां थ्रेड ऑब्जेक्ट्स का एक पूल स्टार्ट अप पर बनाया गया है और ब्लॉकिंग (पूर्व में निलंबित) पर जाता है, चलाने के लिए एक संदर्भ पर प्रतीक्षा कर रहा है (एक मानक इंटरफ़ेस के साथ एक ऑब्जेक्ट जिसे लागू किया गया है) तुम्हारा कोड)।
.NET थ्रेडपूल बनाम कार्य बनाम थ्रेड्स के बारे में बहुत सारे लेख वास्तव में आपको वह देने में विफल होते हैं जो आपको प्रदर्शन के लिए निर्णय लेने की आवश्यकता होती है। लेकिन जब आप उनकी तुलना करते हैं, तो थ्रेड्स जीत जाते हैं और विशेष रूप से थ्रेड्स का एक पूल। उन्हें सीपीयू में सर्वश्रेष्ठ वितरित किया जाता है और वे तेजी से शुरू होते हैं।
क्या चर्चा की जानी चाहिए तथ्य यह है कि विंडोज की मुख्य निष्पादन इकाई (विंडोज 10 सहित) एक धागा है, और ओवरहेड पर स्विच करने वाला ओएस संदर्भ आमतौर पर नगण्य है। सीधे शब्दों में कहें, मैं इनमें से कई लेखों के पुख्ता सबूत नहीं खोज पाया हूं, चाहे लेख संदर्भ स्विचिंग या सीपीयू उपयोग द्वारा उच्च प्रदर्शन का दावा करता हो।
अब थोड़ा सा यथार्थवाद के लिए:
हम में से अधिकांश को हमारे आवेदन को नियतात्मक होने की आवश्यकता नहीं होगी, और हम में से अधिकांश के पास थ्रेड्स के साथ एक हार्ड-नॉक पृष्ठभूमि नहीं है, जो उदाहरण के लिए अक्सर एक ऑपरेटिंग सिस्टम विकसित करने के साथ आता है। मैंने जो ऊपर लिखा है वह एक शुरुआत के लिए नहीं है।
इसलिए जो सबसे महत्वपूर्ण हो सकता है, उस पर चर्चा करना आसान है जो कि कार्यक्रम के लिए आसान है।
यदि आप अपना स्वयं का थ्रेड पूल बनाते हैं, तो आपके पास लिखने के लिए थोड़ा सा होगा जैसा कि आपको ट्रैकिंग निष्पादन स्थिति से संबंधित होना चाहिए, सस्पेंड और फिर से शुरू करने के लिए कैसे अनुकरण करना है, और निष्पादन को कैसे रद्द करना है - एक आवेदन-पत्र सहित बंद करना। आपको इस बात से भी चिंतित होना होगा कि क्या आप अपने पूल को गतिशील रूप से विकसित करना चाहते हैं और यह भी कि आपके पूल की क्षमता किस सीमा तक होगी। मैं इस तरह की रूपरेखा एक घंटे में लिख सकता हूं, लेकिन ऐसा इसलिए है क्योंकि मैंने इसे कई बार किया है।
शायद टास्क का उपयोग करने के लिए एक निष्पादन इकाई लिखने का सबसे आसान तरीका है। एक टास्क की खूबी यह है कि आप इसे बना सकते हैं और इसे अपने कोड में इन-लाइन से किक कर सकते हैं (हालांकि सावधानी बरती जा सकती है)। जब आप कार्य को रद्द करना चाहते हैं, तो आप इसे रद्द करने के लिए एक टोकन टोकन पास कर सकते हैं। इसके अलावा, यह चेंजिंग इवेंट्स के लिए वादे के दृष्टिकोण का उपयोग करता है, और आप इसे एक विशिष्ट प्रकार का मान लौटा सकते हैं। इसके अलावा, async और प्रतीक्षा के साथ, अधिक विकल्प मौजूद हैं और आपका कोड अधिक पोर्टेबल होगा।
संक्षेप में, नियम और थ्रेड बनाम थ्रेड बनाम .NET थ्रेडपूल के साथ विपक्ष को समझना महत्वपूर्ण है। यदि मुझे उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता है, तो मैं थ्रेड्स का उपयोग करने जा रहा हूं, और मैं अपने स्वयं के पूल का उपयोग करना पसंद करता हूं।
तुलना करने का एक आसान तरीका 512 थ्रेड्स, 512 टास्क और 512 थ्रेडपूल थ्रेड्स है। आपको थ्रेड्स के साथ शुरुआत में देरी होगी (इसलिए, थ्रेड पूल क्यों लिखें), लेकिन सभी 512 थ्रेड्स कुछ सेकंड में चलेंगे जबकि टास्क और .NET थ्रेडपूल थ्रेड्स को शुरू होने में कुछ मिनट लगते हैं।
नीचे ऐसे परीक्षण के परिणाम (i5 क्वाड कोर 16 जीबी रैम के साथ) दिए गए हैं, जो प्रत्येक 30 सेकंड को चलाने के लिए देते हैं। निष्पादित कोड एक एसएसडी ड्राइव पर सरल फ़ाइल I / O निष्पादित करता है।
जब आप उपलब्ध थ्रेड्स की तुलना में अधिक कार्य करने के लिए थ्रेड पूल महान होते हैं।
आप सभी कार्यों को एक थ्रेड पूल में जोड़ सकते हैं और अधिकतम संख्या में थ्रेड्स निर्दिष्ट कर सकते हैं जो एक निश्चित समय पर चल सकते हैं।
की जाँच करें इस MSDN पर पेज: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/3dasc8as(VS.80).aspx
हमेशा एक थ्रेड पूल का उपयोग करें यदि आप कर सकते हैं, तो संभव अमूर्त के उच्चतम स्तर पर काम करें। थ्रेड पूल आपके लिए धागे बनाना और नष्ट करना छिपाते हैं, यह आमतौर पर एक अच्छी बात है!
ज्यादातर बार आप पूल का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि आप धागा बनाने की महंगी प्रक्रिया से बचते हैं।
हालाँकि कुछ परिदृश्य में आप एक थ्रेड बनाना चाह सकते हैं। उदाहरण के लिए यदि आप थ्रेड पूल का उपयोग करने वाले एकमात्र व्यक्ति नहीं हैं और आपके द्वारा बनाया गया धागा लंबे समय तक जीवित रहता है (साझा संसाधनों का उपभोग करने से बचने के लिए) या उदाहरण के लिए यदि आप थ्रेड के ढेर को नियंत्रित करना चाहते हैं।
पृष्ठभूमि कार्यकर्ता की जांच करना न भूलें।
मैं बहुत सारी स्थितियों के लिए खोजता हूं, यह मुझे भारी भार उठाने के बिना सिर्फ वही देता है जो मैं चाहता हूं।
चीयर्स।
मैं आमतौर पर थ्रेडपूल का उपयोग करता हूं जब भी मुझे किसी दूसरे धागे पर कुछ करने की आवश्यकता होती है और जब यह चलता है या समाप्त होता है तो वास्तव में परवाह नहीं करता है। लॉगिंग या हो सकता है कि किसी फ़ाइल को डाउनलोड करने की पृष्ठभूमि भी हो (हालांकि उस एस्कि-स्टाइल को करने के बेहतर तरीके हैं)। जब मुझे अधिक नियंत्रण की आवश्यकता होती है, तो मैं अपने स्वयं के धागे का उपयोग करता हूं। इसके अलावा, मैंने जो पाया है वह "कमांड ऑब्जेक्ट्स" को स्टोर करने के लिए थ्रेडसेफ़ क्यू (अपने खुद के हैक) का उपयोग कर रहा है, अच्छा है जब मेरे पास कई कमांड हैं जिन्हें मुझे> 1 थ्रेड पर काम करने की आवश्यकता है। तो आप एक Xml फ़ाइल को विभाजित कर सकते हैं और प्रत्येक तत्व को एक कतार में रख सकते हैं और फिर इन तत्वों पर कुछ प्रसंस्करण करने के लिए कई सूत्र काम कर सकते हैं। मैंने uni (VB.net!) में इस तरह का एक कतार रास्ता लिखा है जिसे मैंने C # में बदल दिया है। मैंने बिना किसी विशेष कारण के इसे नीचे शामिल किया है (इस कोड में कुछ त्रुटियां हो सकती हैं)।
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
namespace ThreadSafeQueue {
public class ThreadSafeQueue<T> {
private Queue<T> _queue;
public ThreadSafeQueue() {
_queue = new Queue<T>();
}
public void EnqueueSafe(T item) {
lock ( this ) {
_queue.Enqueue(item);
if ( _queue.Count >= 1 )
Monitor.Pulse(this);
}
}
public T DequeueSafe() {
lock ( this ) {
while ( _queue.Count <= 0 )
Monitor.Wait(this);
return this.DeEnqueueUnblock();
}
}
private T DeEnqueueUnblock() {
return _queue.Dequeue();
}
}
}मैं चाहता था कि जितना संभव हो उतना कम विलंबता के साथ कोर पर काम वितरित करने के लिए एक थ्रेड पूल था, और जिसे अन्य अनुप्रयोगों के साथ अच्छा नहीं खेलना था। मैंने पाया कि .NET थ्रेड पूल का प्रदर्शन उतना अच्छा नहीं था जितना कि यह हो सकता है। मुझे पता था कि मैं प्रति कोर एक धागा चाहता था, इसलिए मैंने अपना थ्रेड पूल स्थानापन्न वर्ग लिखा। यहाँ पर एक और StackOverflow प्रश्न के उत्तर के रूप में कोड प्रदान किया गया है ।
मूल प्रश्न के अनुसार, थ्रेड पूल को दोहराए जाने वाले कंपीटिशन को उन भागों में तोड़ने के लिए उपयोगी है, जिन्हें समानांतर में निष्पादित किया जा सकता है (यह मानते हुए कि उन्हें परिणाम को बदले बिना समानांतर में निष्पादित किया जा सकता है)। मैनुअल थ्रेड प्रबंधन यूआई और आईओ जैसे कार्यों के लिए उपयोगी है।