方法: スレッドプールを使用する (C# および Visual Basic)

[アーティクル]
06/10/2015

スレッドプールは、タスクをキューに追加し、スレッドが作成されると自動的にタスクを起動するマルチスレッドの形式です。詳細については、「スレッドプール (C# および Visual Basic)」を参照してください。

次の例では、.NET Framework のスレッドプールを使用して、20 から 40 までの 10 個の数値の Fibonacci 結果を計算しています。各 Fibonacci 結果は、計算を実行する ThreadPoolCallback というメソッドを持つ Fibonacci クラスによって表されます。各 Fibonacci 値を表すオブジェクトを作成し、ThreadPoolCallback メソッドを QueueUserWorkItem に渡すことにより、プールで使用可能なスレッドを割り当て、メソッドを実行します。

各 Fibonacci オブジェクトには、計算するセミランダム値が割り当てられ、また各スレッドが競ってプロセッサ時間を使用するため、10 個の結果がすべて計算されるまでにかかる時間を事前に知ることはできません。そのため、各 Fibonacci オブジェクトには、構築時に ManualResetEvent クラスのインスタンスが渡されます。各オブジェクトの計算が終了すると、提供されたイベントオブジェクトが送出されます。これにより、プライマリスレッドは、10 個の Fibonacci オブジェクトの計算が完了するまで、WaitAll によって実行をブロックできます。計算が完了すると、Main メソッドによって、各 Fibonacci 結果が表示されます。

使用例

Imports System.Threading

Module Module1

    Public Class Fibonacci
        Private _n As Integer 
        Private _fibOfN
        Private _doneEvent As ManualResetEvent

        Public ReadOnly Property N() As Integer 
            Get 
                Return _n
            End Get 
        End Property 

        Public ReadOnly Property FibOfN() As Integer 
            Get 
                Return _fibOfN
            End Get 
        End Property 

        Sub New(ByVal n As Integer, ByVal doneEvent As ManualResetEvent)
            _n = n
            _doneEvent = doneEvent
        End Sub 

        ' Wrapper method for use with the thread pool. 
        Public Sub ThreadPoolCallBack(ByVal threadContext As Object)
            Dim threadIndex As Integer = CType(threadContext, Integer)
            Console.WriteLine("thread {0} started...", threadIndex)
            _fibOfN = Calculate(_n)
            Console.WriteLine("thread {0} result calculated...", threadIndex)
            _doneEvent.Set()
        End Sub 

        Public Function Calculate(ByVal n As Integer) As Integer 
            If n <= 1 Then 
                Return n
            End If 
            Return Calculate(n - 1) + Calculate(n - 2)
        End Function 

    End Class


    <MTAThread()> 
    Sub Main()
        Const FibonacciCalculations As Integer = 9 ' 0 to 9

        ' One event is used for each Fibonacci object 
        Dim doneEvents(FibonacciCalculations) As ManualResetEvent
        Dim fibArray(FibonacciCalculations) As Fibonacci
        Dim r As New Random()

        ' Configure and start threads using ThreadPool.
        Console.WriteLine("launching {0} tasks...", FibonacciCalculations)

        For i As Integer = 0 To FibonacciCalculations
            doneEvents(i) = New ManualResetEvent(False)
            Dim f = New Fibonacci(r.Next(20, 40), doneEvents(i))
            fibArray(i) = f
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(AddressOf f.ThreadPoolCallBack, i)
        Next 

        ' Wait for all threads in pool to calculate.
        WaitHandle.WaitAll(doneEvents)
        Console.WriteLine("All calculations are complete.")

        ' Display the results. 
        For i As Integer = 0 To FibonacciCalculations
            Dim f As Fibonacci = fibArray(i)
            Console.WriteLine("Fibonacci({0}) = {1}", f.N, f.FibOfN)
        Next 
    End Sub 

End Module

using System;
using System.Threading;

public class Fibonacci
{
    private int _n;
    private int _fibOfN;
    private ManualResetEvent _doneEvent;

    public int N { get { return _n; } }
    public int FibOfN { get { return _fibOfN; } }

    // Constructor. 
    public Fibonacci(int n, ManualResetEvent doneEvent)
    {
        _n = n;
        _doneEvent = doneEvent;
    }

    // Wrapper method for use with thread pool. 
    public void ThreadPoolCallback(Object threadContext)
    {
        int threadIndex = (int)threadContext;
        Console.WriteLine("thread {0} started...", threadIndex);
        _fibOfN = Calculate(_n);
        Console.WriteLine("thread {0} result calculated...", threadIndex);
        _doneEvent.Set();
    }

    // Recursive method that calculates the Nth Fibonacci number. 
    public int Calculate(int n)
    {
        if (n <= 1)
        {
            return n;
        }

        return Calculate(n - 1) + Calculate(n - 2);
    }
}

public class ThreadPoolExample
{
    static void Main()
    {
        const int FibonacciCalculations = 10;

        // One event is used for each Fibonacci object.
        ManualResetEvent[] doneEvents = new ManualResetEvent[FibonacciCalculations];
        Fibonacci[] fibArray = new Fibonacci[FibonacciCalculations];
        Random r = new Random();

        // Configure and start threads using ThreadPool.
        Console.WriteLine("launching {0} tasks...", FibonacciCalculations);
        for (int i = 0; i < FibonacciCalculations; i++)
        {
            doneEvents[i] = new ManualResetEvent(false);
            Fibonacci f = new Fibonacci(r.Next(20, 40), doneEvents[i]);
            fibArray[i] = f;
            ThreadPool.QueueUserWorkItem(f.ThreadPoolCallback, i);
        }

        // Wait for all threads in pool to calculate.
        WaitHandle.WaitAll(doneEvents);
        Console.WriteLine("All calculations are complete.");

        // Display the results. 
        for (int i= 0; i<FibonacciCalculations; i++)
        {
            Fibonacci f = fibArray[i];
            Console.WriteLine("Fibonacci({0}) = {1}", f.N, f.FibOfN);
        }
    }
}

出力例を次に示します。

launching 10 tasks...
thread 0 started...
thread 1 started...
thread 1 result calculated...
thread 2 started...
thread 2 result calculated...
thread 3 started...
thread 3 result calculated...
thread 4 started...
thread 0 result calculated...
thread 5 started...
thread 5 result calculated...
thread 6 started...
thread 4 result calculated...
thread 7 started...
thread 6 result calculated...
thread 8 started...
thread 8 result calculated...
thread 9 started...
thread 9 result calculated...
thread 7 result calculated...
All calculations are complete.
Fibonacci(38) = 39088169
Fibonacci(29) = 514229
Fibonacci(25) = 75025
Fibonacci(22) = 17711
Fibonacci(38) = 39088169
Fibonacci(29) = 514229
Fibonacci(29) = 514229
Fibonacci(38) = 39088169
Fibonacci(21) = 10946
Fibonacci(27) = 196418