NET多線程探索-線程同步和通信
2012-03-20 16:53 海不是藍 閱讀(2330) 評論(8) 收藏 舉報NET中各種線程同步方法
在NET多線程開發中，有時候需要多個線程協調工作，完成這個步驟的過程稱為“同步”。
使用同步的主要原因：
1.多個線程訪問同一個共享資源。
2.多線程寫入文件時保證只有一個線程使用文件資源。 3.由事件引發線程，線程等待事件，需要掛起線程。
NET中線程同步常見的幾種方法：
1.lock
lock 確保當一個線程位于代碼的臨界區時，另一個線程不進入臨界區。如果其他線程試圖進入鎖定的代碼，則它將一直等待（即被阻止），直到該對象被釋放。
lock的優點：簡單易用，對象的同步幾乎透明，輕量級。
使用lock需要注意：
鎖定的對于應該是私有的，如果是公有的對象，可能出現超出控制范圍的其它代碼鎖定該對象。
所以應該盡量避免使用lock(this)，不保證會有其他線程闖入破壞數據正確性。
一個lock(this)錯誤的示例：
class Program { static void Main(string[] args) { A a1 = new A(); A a2 = new A(); Thread T1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(a1.Test)); Thread T2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(a2.Test)); T1.Start(2); T2.Start(5); Console.Read(); } } public class A { public static Int32 Count = 2; public void Test(object i) { lock (this) { Console.WriteLine("Count={0}", Count); Count += (Int32)i; Thread.Sleep(1 * 1000); Console.WriteLine("i={0}，?Count+i={1}", i, Count); Console.WriteLine("--------------------------"); } } }
這里數據和我們期待的不相同。
這里lock鎖定的是A的實例，當線程T1執行的時候，lock鎖定了a1對象，所以線程t2可以執行a2對象的Test方法。
正確的寫法：
public class A { private static object obj = new object(); public static Int32 Count = 2; public void Test(object i) { lock (obj) { Console.WriteLine("Count={0}", Count); Count += (Int32)i; Thread.Sleep(1 * 1000); Console.WriteLine("i={0}，?Count+i={1}", i, Count); Console.WriteLine("--------------------------"); } } }
這里的線程已經正常工作了，Count也正常的累加。
lock (obj)怎么錯誤了？
上面正常運行的程序稍微改動下！
class Program { static void Main(string[] args) { A a1 = new A(); A a2 = new A(); Thread T1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(a1.Test)); Thread T2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(a2.Test)); T1.Start(2); T2.Start(5); Console.Read(); } } public class A { private object obj = new object(); public static Int32 Count = 2; public void Test(object i) { lock (obj) { Console.WriteLine("Count={0}", Count); Count += (Int32)i; Thread.Sleep(1 * 1000); Console.WriteLine("i={0}，?Count+i={1}", i, Count); Console.WriteLine("--------------------------"); } } }
分析下：這里我們把
private static object obj = new object();
中的static去掉了，所以obj變成了私有的實例成員，a1，a2都有不同的obj實例，所以lock這里也就沒什么作用了！
讓lock不再錯下去！
這里我們也不再把static寫上去了，只需要把調用那里稍微改動下。
class Program { static void Main(string[] args) { A a1 = new A(); Thread T1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(a1.Test)); Thread T2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(a1.Test)); T1.Start(2); T2.Start(5); Console.Read(); } }
我們這里讓a2對象去見馬克思了，a1對象的Test調用了2次，這里lock鎖定的obj都是a1的同一個私有對象obj，所以lock是起作用的！
Monitor
Monitor實現同步比lock復雜點，lock實際上是Monitor的簡便方式，lock最終還是編譯成Monitor。
不同處：
1.Monitor在使用的時候需要手動指定鎖和手動釋放手。
2.Monitor比lock多了幾個實用的方法
public static bool Wait(object obj); public static void Pulse(object obj); public static void PulseAll(object obj);
Mointor同步實例：
class Program { static void Main(string[] args) { Int32[] nums = { 1, 2, 3, 4, 5 }; SumThread ST1 = new SumThread("Thread1"); SumThread ST2 = new SumThread("Thread2"); ST1.Run(nums); ST2.Run(nums); Console.Read(); } } public class SumThread { //注意這里私有靜態SA是SumThread共有的，所以考慮同步問題 private static SumArray SA = new SumArray(); private Thread t; public SumThread(string ThreadName) { t = new Thread((object nums) => { Console.WriteLine("線程{0}開始執行...", t.Name); Int32 i = SA.GetSum((Int32[])nums); Console.WriteLine("線程{0}執行完畢，sum={1}", t.Name, i); }); t.Name = ThreadName; } public void Run(Int32[] nums) { t.Start(nums); } } public class SumArray { private Int32 sum; private object obj = new object(); public Int32 GetSum(Int32[] nums) { Monitor.Enter(obj); try { //初始化sum值，以免獲取到其它線程的臟數據 sum = 0; foreach (Int32 num in nums) { sum += num; Console.WriteLine("當前線程是：{0},sum={1}", Thread.CurrentThread.Name, sum); Thread.Sleep(1 * 1000); } return sum; } catch (Exception e) { Console.WriteLine(e.Message); return 0; } finally { //很重要，千萬不要忘記釋放鎖 Monitor.Exit(obj); } } }
這里線程之間和藹可親的執行著，沒有去搶著計算。
試著把
Monitor.Enter(obj); Monitor.Exit(obj);
去掉，那么線程就不會這么聽話了！
另外一種同步的寫法
前面使用的同步方式并不是所有情況都適合的，假如我們調用的是第三方的組件，我們沒有修改源碼的權限，那么我們只有考慮下面這種同步的實現。
class Program { static void Main(string[] args) { Int32[] nums = { 1, 2, 3, 4, 5 }; SumThread ST1 = new SumThread("Thread1"); SumThread ST2 = new SumThread("Thread2"); ST1.Run(nums); ST2.Run(nums); Console.Read(); } } public class SumThread { //注意這里私有靜態SA是SumThread共2有的，所以考慮同步問題 private static SumArray SA = new SumArray(); private Thread t; public SumThread(string ThreadName) { t = new Thread((object nums) => { Console.WriteLine("線程{0}開始執行...", t.Name); Monitor.Enter(SA); try { Int32 i = SA.GetSum((Int32[])nums); Console.WriteLine("線程{0}執行完畢，sum={1}", t.Name, i); } catch (Exception e) { Console.WriteLine(e.Message); } finally { //很重要，千萬不要忘記釋放鎖 Monitor.Exit(SA); } }); t.Name = ThreadName; } public void Run(Int32[] nums) { t.Start(nums); } } public class SumArray { private Int32 sum; public Int32 GetSum(Int32[] nums) { //初始化sum值，以免獲取到其它線程的臟數據 sum = 0; foreach (Int32 num in nums) { sum += num; Console.WriteLine("當前線程是：{0},sum={1}", Thread.CurrentThread.Name, sum); Thread.Sleep(1 * 1000); } return sum; } }
注意：這里鎖定的是SA.GetSum()調用本身，不是方法內部代碼，SA對象是私有的。
Monitor-線程通信
當線程T正在lock塊執行，需要訪問另外一個線程lock塊中的資源R，這個時候如果T等待R可用，有可能會讓線程進入死循環。
這里就可以使用線程通信，先讓T暫時放棄對lock塊中的控制，等R變得可用，那么就通知線程T恢復運行。
public static bool Wait(object obj); public static void Pulse(object obj); public static void PulseAll(object obj);
上面就是這里需要用的方法，屬于Monitor。 Wait是讓線程暫停，這個方法有個重寫，多了一個參數指定暫停的毫秒數。
Pulse是喚醒線程。
時鐘滴答例子：
class Program { static void Main(string[] args) { Clock C = new Clock(); C.RunClock(1); Console.Read(); } } public class Clock { private object obj = new object(); //開始運行時鐘，輸入運行分鐘 public void RunClock(Int32 Minute) { Thread T1 = new Thread((object Minute1) => { Int32 m = Convert.ToInt32(Minute1) * 60 / 2; while (m > 0) { DI(true); m--; } }); Thread T2 = new Thread((object Minute1) => { Int32 m = Convert.ToInt32(Minute1) * 60 / 2; while (m > 0) { DA(true); m--; } }); T1.Start(Minute); T2.Start(Minute); } public void DI(bool run) { lock (obj) { Console.WriteLine("嘀"); Thread.Sleep(1000); Monitor.Pulse(obj);//執行完畢，喚醒其它線程 Monitor.Wait(obj);//進入暫停，移交執行權利，等待喚醒 } } public void DA(bool run) { lock (obj) { Console.WriteLine("嗒"); Thread.Sleep(1000); Monitor.Pulse(obj);//執行完畢，喚醒其它線程 Monitor.Wait(obj);//進入暫停，移交執行權利，等待喚醒 } } }
謝謝Shikyoh指出錯誤，已經修改
就寫到這里，下一篇寫下互斥鎖信號量這些。
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