在使用多線程進(jìn)行編程時，有一些經(jīng)典的線程同步問題，對于這些問題，.net提供了多種不同的類來解決。除了要考慮場景本身，一個重要的問題是，這些線程是否在同一個應(yīng)用程序域中運(yùn)行。如果線程都在同一應(yīng)用程序域中運(yùn)行，則可以使用一些所謂“輕量”級的同步類，否則要使用另一些類，而這些類都是對操作系統(tǒng)所提供的同步原語的包裝，相對來說更消耗資源。我在這兒介紹一些典型的應(yīng)用場景和相關(guān)的問題。
多線程爭用獨(dú)占資源
常常有一些資源線程獨(dú)占的，如果有多個線程同時需要訪問這要的資源，就形成了一個爭用問題。這類資源有“文件”，“打印機(jī)”，“串口”，以及所有非線程安全的類對象（絕大部分類庫中的類都是）。典型的代碼：
復(fù)制代碼 代碼如下:
var objLock = new Object();
var thread1 = new Thread(() =>
{
lock (objLock)
{
AccessResource();
}
});
var thread2 = new Thread(() =>
{
lock (objLock)
{
AccessResource();
}
});
上面代碼中，lock關(guān)鍵字實(shí)際上Monitor類的一個語法糖。任意一個對象(非值類型)上都有一個鎖區(qū)域，Monitor.Enter方法會嘗試鎖定該區(qū)域，如果鎖定成功，線程就擁有該對象，反子，線程將被掛起。對于objLock對象，有以下點(diǎn)需要注意:
不要鎖定this
不要鎖定Type
不要鎖定字符串
不要鎖定值類型的對象
對于相同的類，通常都會有很多不同的實(shí)例，這樣的話，有可能會鎖定到多個不同的對象上，從而使鎖失效。不要鎖定Type的原因有兩點(diǎn)，一是生成Type類對象相對比較慢比較占資源，二是Type類型通常是公共的，這樣有可能會在程序的多個不同地方會鎖定，這實(shí)際上是個工程問題，主要是為了防止引入BUG。不要鎖定string類，是因數(shù)，所有字面值相同的字符串，實(shí)際上是共享同一個對象的，所以和Type一樣，也可能會無意間被別的代碼鎖定，這樣的Bug將難以排除。不要鎖定值類型，因?yàn)橹殿愋捅旧硎遣豢涉i定的，為了可以鎖定，編譯器值將它裝箱,而每次裝箱實(shí)際上都會生成一個不同的對象實(shí)例，這樣鎖定也就沒有任何效果了。
上面的代碼有效的原因是所有線程都在同一個應(yīng)用程序中，也就是不涉及進(jìn)程間的資源爭用。如果是多進(jìn)程間的資源爭用，可以使用Mutex類。Mutex類有兩種不同用法，匿名互斥體和命名互斥體，命名的互斥體是在整個操作系統(tǒng)范圍內(nèi)共用的，所以可以用于進(jìn)程間同步。
復(fù)制代碼 代碼如下:
var mutex = new Mutex(false, "name");
var thread1 = new Thread(() =>
{
try
{
mutex.WaitOne();
AccessResource();
}
finally
{
mutex.ReleaseMutex();
}
});
var thread2 = new Thread(() =>
{
try
{
mutex.WaitOne();
AccessResource();
}
finally
{
mutex.ReleaseMutex();
}
});
需要注意的是，在線程結(jié)束時,必須釋放互斥體。一對一的生產(chǎn)者/消費(fèi)者模型在這種模型中，有一個生產(chǎn)者線程在產(chǎn)生需要處理的數(shù)據(jù)，同時有一個消費(fèi)者線程在處理數(shù)據(jù)，通常來說，數(shù)據(jù)存放在一個緩存中。在種情況下，生產(chǎn)者每產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)，就將它放入緩存中，并設(shè)置信號量(WaitHandle)，以通知消費(fèi)者線程去處理。消費(fèi)者不斷的處理數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)都已經(jīng)處理完畢，則進(jìn)入阻塞狀態(tài)，以等待生產(chǎn)者線程產(chǎn)生數(shù)據(jù)。信號量有兩種，一種是AutoResetEvent,另一種是ManualResetEvent。前者的特點(diǎn)是每次設(shè)置一個信號后，將喚醒一個阻塞的線程，然后馬上將信號量未設(shè)置狀態(tài)。而后者的狀態(tài)，則完全由程序控制，可能一次喚醒多個線程，也可能未喚醒作何一個線程。這種模型的例子代碼。
復(fù)制代碼 代碼如下:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
namespace ThreadCancle
{
public class ProducerConsumer2
{
public static void Main()
{
var autoResetEvent = new AutoResetEvent(false);
var queue = new Queueint>();
var producterThread = new Thread(() =>
{
var rand = new Random();
while (true)
{
var value = rand.Next(100);
lock (queue)
{
queue.Enqueue(value);
}
Thread.Sleep(rand.Next(400, 1200));
Console.WriteLine("產(chǎn)生了數(shù)據(jù){0}。", value);
autoResetEvent.Set();
}
});
var consumerThread = new Thread(() =>
{
while (true)
{
autoResetEvent.WaitOne();
int value = 0;
bool hasValue = true;
while (hasValue)
{
lock (queue)
{
hasValue = (queue.Count > 0);
if (hasValue)
{
value = queue.Dequeue();
}
}
Thread.Sleep(800);
Console.WriteLine("處理了數(shù)據(jù){0}。", value);
}
}
});
producterThread.Start();
consumerThread.Start();
Console.ReadLine();
}
}
}
在上面的例子中，生產(chǎn)者間隔0.4-1.2秒產(chǎn)生一個需要處理的數(shù)據(jù)，而消費(fèi)者的處理能力是每0.8秒處理一個數(shù)據(jù)。生產(chǎn)者不斷的產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并將它放入queue中，然后喚醒消費(fèi)者線程。消費(fèi)者線程將queue中所有的數(shù)據(jù)處理完成后進(jìn)入阻塞狀態(tài)。需要注意的是,消費(fèi)者線程和生產(chǎn)者線程會同時對queue對象進(jìn)行訪問，所有每次訪問它們的時候必須鎖定。執(zhí)行鎖定的時候必須遵循最少占用時間原則，一旦使用完畢應(yīng)當(dāng)立即釋放鎖定。
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