聊一聊 C#线程池 的线程动态注入 (下)

一：背景

1. 讲故事

前面二篇我们聊到了 Thread.Sleep 和 Task.Result 场景下的线程注入逻辑，在线程饥饿的情况下注入速度都不是很理想，那怎么办呢？有没有更快的注入速度，这篇作为 动态注入 的终结篇，我个人总结如下两种方法，当然可能有更多的路子，知道的朋友可以在下面留言。

二：提高注入速度的两种方法

1. 降低GateThread的延迟时间

上一篇跟大家聊过 Result 默认情况下GateThread每秒会注入4个，底层逻辑是由 Blocking.MaxDelayMs=250ms 变量控制的，言外之意就是能不能减少这个变量的值呢？当然可以的，这里我们改成 100ms，参考代码如下：

        static void Main(string[] args)
        {
            AppContext.SetData("System.Threading.ThreadPool.Blocking.MaxDelayMs", 100);

            for (int i = 0; i < 10000; i++)
            {
                ThreadPool.QueueUserWorkItem((idx) =>
                {
                    Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff")} -> {idx}: 这是耗时任务");

                    try
                    {
                        var client = new HttpClient();
                        var content = client.GetStringAsync("https://youtube.com").Result;
                        Console.WriteLine(content.Length);
                    }
                    catch (Exception ex)
                    {
                        Console.WriteLine(ex.Message);
                    }
                }, i);
            }

            Console.ReadLine();
        }

现在我们还是用上一篇的方法在如下三个方法 HasBlockingAdjustmentDelayElapsed,PerformBlockingAdjustment,CreateWorkerThread 上埋日志断点，埋好之后运行程序观察。

从卦中的输出结果看，注入速度明显快了很多，判断阈值也从 250ms 变成了 100ms，每秒能注入7~8个线程，所以这是一个简单粗暴的提速方法。

2. 提高 MinThreads 的阈值

看过上两篇的朋友应该知道，我用过 喷涌而出 四个字来形容前 12个线程，这里的12是因为我的机器是 12 核，言外之意就是为什么要设置12呢？我能不能给它提升到 120，1200甚至更高的 12000 呢？这样线程的注入速度不是更快吗？有了这个想法赶紧上一段代码，参考如下：

        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadPool.SetMinThreads(10000, 10);

            for (int i = 0; i < 10000; i++)
            {
                ThreadPool.QueueUserWorkItem((idx) =>
                {
                    Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff")} -> {idx}: 这是耗时任务");

                    Thread.Sleep(int.MaxValue);
                }, i);
            }

            Console.ReadLine();
        }

从卦中看，直接秒了这个 10000 个任务，但不要忘了你的程序此时有1w个线程，如果是32bit程序大概率因为虚拟地址不足直接崩了，如果是 64bit 可能也会导致非常可观的内存占用。

有些人可能对底层逻辑感兴趣，我特意花了点时间绘了一张图来描述底层的运转逻辑。

之所以能快速的产生新线程，核心判断条件是 numProcessingWork <= counts.NumThreadsGoal ，我们设置的 MinThread=10000 最后给到了 NumThreadsGoal 字段，所以现有线程数不超过 10000 的话，就会不断的调用 CreateWorkThread 产生新的工作线程。

接下来我们再聊一下 SetMinThreads 这里面的坑吧，如果你将刚才的 ThreadPool.SetMinThreads(10000, 10); 改成 ThreadPool.SetMinThreads(10000, 10000);的话，将不会有任何效果，截图如下：

为什么会出现这样的情况呢？这得从源码上找答案，参考代码如下：

        public class PortableThreadPool
        {
            private short _minThreads;
            private short _maxThreads;
            private short _legacy_maxIOCompletionThreads;
            private const short DefaultMaxWorkerThreadCount = MaxPossibleThreadCount;
            private const short MaxPossibleThreadCount = short.MaxValue;

            private PortableThreadPool()
            {
                _minThreads = HasForcedMinThreads ? ForcedMinWorkerThreads : (short)Environment.ProcessorCount;
                _maxThreads = HasForcedMaxThreads ? ForcedMaxWorkerThreads : DefaultMaxWorkerThreadCount;
                _legacy_maxIOCompletionThreads = 1000;
            }
        }

        public bool SetMinThreads(int workerThreads, int ioCompletionThreads)
        {
            if (workerThreads < 0 || ioCompletionThreads < 0)
            {
                return false;
            }
            bool flag = false;
            bool flag2 = false;
            this._threadAdjustmentLock.Acquire();
            if (workerThreads > (int)this._maxThreads)
            {
                return false;
            }
            if (ioCompletionThreads > (int)this._legacy_maxIOCompletionThreads)
            {
                return false;
            }
        }

从卦中代码可以看到 ioCompletionThreads 默认最大值为 1000，如果你设置的值大于 1000 的话，那前面的 workerThreads 等于白设置了。。。这就很无语了。。。 如果参数有误，你完全可以抛出一个异常来告诉我，，，而不是偷偷的掩埋错误信息，导致程序出现了我意想不到的行为。。。

为了凑篇幅，我再说一个有意思的参数 DebugBreakOnWorkerStarvation，它可以用来捕获 线程饥饿 的第一现场，底层逻辑是C#团队在代码里埋了一个钩子，参考如下：

        private static void GateThreadStart()
        {
            bool debuggerBreakOnWorkStarvation = AppContextConfigHelper.GetBooleanConfig("System.Threading.ThreadPool.DebugBreakOnWorkerStarvation", false);

            while (counts.NumProcessingWork < threadPoolInstance._maxThreads && counts.NumProcessingWork >= counts.NumThreadsGoal)
            {
                if (debuggerBreakOnWorkStarvation)
                {
                    Debugger.Break();
                }
            }
        }

这个 Debugger.Break(); 发出的 int 3 信号，我们可以用 VS,DnSpy,WinDbg 这样的调试器去捕获，参考代码如下：

        static void Main(string[] args)
        {
            AppContext.SetSwitch("System.Threading.ThreadPool.DebugBreakOnWorkerStarvation", true);

            for (int i = 0; i < 10000; i++)
            {
                ThreadPool.QueueUserWorkItem((idx) =>
                {
                    Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:fff")} -> {idx}: 这是耗时任务");

                    Thread.Sleep(int.MaxValue);
                }, i);
            }

            Console.ReadLine();
        }

三：总结

我们聊到了两种提升线程注入的方法，尤其是第二种让人意难平，面对上游洪水猛兽般的对线程池进行DDOS攻击，下游的线程不顾一切，倾家荡产的去承接，这是一种明知不可为而为之的悲壮之举。