在線程里，如果需要共享數(shù)據(jù)，那么一定需要使用同步技術(shù)，確保一次只有一個(gè)線程訪問(wèn)和改變共享數(shù)據(jù)的狀態(tài)。在.net中，lock語(yǔ)句、Interlocked類和Monitor類可用于進(jìn)程內(nèi)部的同步。

1、lock語(yǔ)句與線程安全

　　lock語(yǔ)句是設(shè)置鎖定和解除鎖定的一種簡(jiǎn)單方式。在使用lock語(yǔ)句之前，先進(jìn)入另一個(gè)爭(zhēng)用條件。例如：

public class SharedState
{
  public int State { get; set; }
}
public class Job
{
  SharedState sharedState;
  public Job(SharedState sharedState)
  {
    this.sharedState = sharedState;
  }
  public void DoTheJob()
  {
    for (int i = 0; i < 50000; i++)
    {
        sharedState.State += 1;
    }
  }
}
static void Main()
{
  int numTasks = 20;
  var state = new SharedState();
  var tasks = new Task[numTasks];//定義20個(gè)任務(wù)

  for (int i = 0; i < numTasks; i++)
  {
    tasks[i] = Task.Run(() => new Job(state).DoTheJob());//啟動(dòng)20個(gè)任務(wù)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改
  }

  for (int i = 0; i < numTasks; i++)
  {
    tasks[i].Wait();//等待所有任務(wù)結(jié)束
  }

  Console.WriteLine("summarized {0}", state.State);//預(yù)想應(yīng)該輸出：summarized 1000000
}

　　實(shí)際上的輸出與預(yù)想輸出并不一致，每次運(yùn)行的輸出結(jié)果都不同，但沒(méi)有一個(gè)是正確的。如果將線程數(shù)量減少，那么得到正確值的次數(shù)會(huì)增多，但也不是每次都正確。

　　使用lock關(guān)鍵字，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)線程訪問(wèn)同一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)的同步問(wèn)題。lock語(yǔ)句表示等待指定對(duì)象的鎖定，該對(duì)象只能時(shí)引用類型。進(jìn)行鎖定后——只鎖定了一個(gè)線程，就運(yùn)行l(wèi)ock語(yǔ)句塊中的代碼，在lock塊最后接觸鎖定，以便另一個(gè)線程可以鎖定該對(duì)象。

lock(obj)
{
  //執(zhí)行代碼
}
//鎖定靜態(tài)成員，可以所以其類型（object）
lock(typeof(StaticCalss))
{
  //執(zhí)行代碼
}

　　所以修改以上的代碼，使用SyncRoot模式。但是，如果是對(duì)屬性的訪問(wèn)進(jìn)行鎖定：

public class SharedState
{
  private object syncRoot = new object();

  private int state = 0;
  public int State
  {
    get { lock (syncRoot) return state; }
    set { lock (syncRoot) state = value; }
  }
}

　　仍會(huì)出現(xiàn)前面的爭(zhēng)用情況。在方法調(diào)用get存儲(chǔ)器，以獲得state的當(dāng)前值，然后set存儲(chǔ)器給state設(shè)置新值。在調(diào)用對(duì)象的get和set存儲(chǔ)器期間，對(duì)象并沒(méi)有鎖定，另一個(gè)線程仍然可以獲得臨時(shí)值。最好的方法是在不改變SharedState類的前提下，在調(diào)用方法中，將lock語(yǔ)句添加到合適的地方：

public class SharedState
{
  public int State { get; set; }
}
public class Job
{
  SharedState sharedState;
  public Job(SharedState sharedState)
  {
    this.sharedState = sharedState;
  }
  public void DoTheJob()
  {
    for (int i = 0; i < 50000; i++)
    {
      lock (sharedState)
      {
        sharedState.State += 1;
      }
    }
  }
}

　　在一個(gè)地方使用lock語(yǔ)句并不意味著訪問(wèn)對(duì)象的其他線程都在等待。必須對(duì)每個(gè)訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)的線程顯示使用同步功能。

　　為使對(duì)state的修改作為一個(gè)原子操作，修改代碼：

public class SharedState
{
  private int state = 0;
  public int State { get { return state; } }
  public int IncrementState()
  {
    lock (this)
    {
      return ++state;
    }
  }
}
//外部訪問(wèn)
public void DoTheJob()
{
  for (int i = 0; i < 50000; i++)
  {
     sharedState.IncrementState();    
  }
}

2、Interlocked類

　　Interlocked類用于使變量的簡(jiǎn)單語(yǔ)句原子化。i++并非線程安全的，它涉及三個(gè)步驟：取值、自增、存值。這些操作可能被線程調(diào)度器打斷。Interlocked類提供了以線程安全的方式遞增、遞減、交換和讀取值的方法。Interlocked類只能用于簡(jiǎn)單的同步問(wèn)題，而且很快。因此，上面的IncrementState()方法的代碼可以改為：return Interlocked.Increment(ref state);

3、Monitor類

　　lcok語(yǔ)句最終會(huì)有C#編譯器解析為使用Monitor類。

lock(obj)
{
  //執(zhí)行代碼
}

　　簡(jiǎn)單的lock(obj)語(yǔ)句會(huì)被解析為調(diào)用Enter()方法，該方法會(huì)一直等待，直到線程鎖定對(duì)象。一次只有一個(gè)線程能鎖定對(duì)象，只要解除鎖定，線程就可以進(jìn)入同步階段。Monitor類的Exit()方法解除鎖定。編譯器把Exit()方法放在try塊的finally中，不論是否拋出異常，都將在語(yǔ)句塊運(yùn)行末尾解除鎖定。

Monitor.Enter(obj);
try
{
  //執(zhí)行代碼
}
finally
{
  Monitor.Exit(obj);
}

　　相對(duì)于lock語(yǔ)句，Mpnitor類可以設(shè)置一個(gè)等待被鎖定的超時(shí)值。這樣就不會(huì)無(wú)限期的等待鎖定，如果等待鎖定時(shí)間超過(guò)規(guī)定時(shí)間，則返回false，表示未被鎖定，線程不再等待，執(zhí)行其他操作。也許以后，該線程會(huì)再次嘗試獲得鎖定：

bool lockTaken = false;
Monitor.TryEnter(obj,500, ref lockTaken);//在500ms內(nèi)，是否鎖定了對(duì)象
if (lockTaken)
{
  try
  {
    //執(zhí)行代碼
  }
  finally
  {
    Monitor.Exit(obj);
  }
}
else
{
  //未獲得鎖定，執(zhí)行代碼
}

 　　如果基于對(duì)象的鎖定對(duì)象（Monitor）的系統(tǒng)開(kāi)銷由于垃圾回收而過(guò)高，可以使用SpinLock結(jié)構(gòu)。，SpinLock結(jié)構(gòu)適用于：有大量的鎖定，而且鎖定時(shí)間總是非常短的情況。應(yīng)避免使用多個(gè)SpinLock結(jié)構(gòu)，也不要調(diào)用任何可能阻塞的內(nèi)容。

以上就是c# 進(jìn)程內(nèi)部的同步的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于c# 進(jìn)程同步的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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