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深入多線程之:Reader與Write Locks(讀寫鎖)的使用詳解

 更新時(shí)間：2013年05月14日 14:40:34   作者：  
本篇文章是對Reader與Write Locks(讀寫鎖)的使用進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，需要的朋友參考下

線程安全的一個很經(jīng)常的需求是允許并發(fā)讀，但是不允許并發(fā)寫，例如對于文件就是這樣的。

ReaderWriterLockSlim 在.net framework 3.5的時(shí)候就提供了，它是用來代替以前的”fat”版本的”ReaderWriterLock”

這兩個類，有兩種基本的鎖----一個讀鎖，一個寫鎖。

寫鎖是一個完全排他鎖。

讀鎖可以和其他的讀鎖兼容


因此當(dāng)一個線程持有寫鎖的是很，所有的嘗試獲取讀鎖和寫鎖的線程全部阻塞，但是如果沒有一個線程持有寫鎖，那么可以有一系列的線程并發(fā)的獲取讀鎖。

ReaderWriterLockSlim 定義了下面幾個方法來獲取和釋放 讀寫鎖。

    Public void EnterReadLock();
    Public void ExitReadLock();
    Public void EnterWriteLock();
    Public void ExitWriteLock();

和Monitor.TryEnter類似，ReaderWriterLockSlim 再對應(yīng)的”EnterXXX”方法上也提供了相應(yīng)的”Try”版本。ReaderWriterLock提供了AcquireXXX 和 ReleaseXXX 方法，當(dāng)超時(shí)發(fā)生了，ReaderWriterLock 拋出一個ApplicationException，而不是返回false。

復(fù)制代碼 代碼如下:

static readonly ReaderWriterLockSlim _rw = new ReaderWriterLockSlim();
        static List<int> _items = new List<int>();
        static Random _rand = new Random();

        public static void Main()
        {
            ///三個讀線程
            new Thread(Read).Start();
            new Thread(Read).Start();
            new Thread(Read).Start();

            //兩個寫線程
            new Thread(Write).Start("A");
            new Thread(Write).Start("B");
        }

        static void Read()
        {
            while (true)
            {
                _rw.EnterReadLock();//獲取讀鎖
                //模擬讀的過程
                foreach (int i in _items)
                    Thread.Sleep(100);
                _rw.ExitReadLock();//釋放讀鎖
            }
        }

        static void Write(object threadID)
        {
            while (true)
            {
                Console.WriteLine(_rw.CurrentReadCount + " concurrent readers");

                int newNumber = GetRandomNum(100);

                _rw.EnterWriteLock(); //獲取寫鎖
                _items.Add(newNumber); //寫數(shù)據(jù)
                _rw.ExitWriteLock();  //釋放寫鎖
                Console.WriteLine("Thread " + threadID + " added " + newNumber);

                Thread.Sleep(100);
            }
        }

        //獲取隨機(jī)數(shù)
        static int GetRandomNum(int max) { lock (_rand) return _rand.Next(max); }


再實(shí)際的發(fā)布版本中，最好使用try/finally 來確保即使異常拋出了，鎖也被正確的釋放了。

像CurrentReadCount 屬性，ReaderWriterLockSlim 提供了以下屬性用來監(jiān)視鎖。

可更新鎖：

再一個原子操作里將讀鎖升級為寫鎖是很有用的，例如，假設(shè)你想要再一個list 里面寫一些不存在的項(xiàng)的時(shí)候， 你可能會執(zhí)行下面的一些步驟：

    獲取一個讀鎖。
    測試，如果要寫的東西在列表中，那么釋放鎖，然后返回。
    釋放讀鎖。
    獲取一個寫鎖
    添加項(xiàng)，寫東西，
    釋放寫鎖。

問題是：在第三步和第四步之間，可能有另一個線程修改了列表。

ReaderWriterLockSlim 通過一個叫做可更新鎖( upgradeable lock),來解決這個問題。

一個可更新鎖除了它可以在一個原子操作中變成寫鎖外很像一個讀鎖，你可以這樣使用它：

    調(diào)用EnterUpgradeableReadLock 獲取可更新鎖。執(zhí)行一些讀操作，例如判斷要寫的東西在不在List中。調(diào)用EnterWriteLock , 這個方法會將可更新鎖 升級為 寫鎖。執(zhí)行寫操作，調(diào)用ExitWriteLock 方法，這個方法將寫鎖轉(zhuǎn)換回可更新鎖。繼續(xù)執(zhí)行一些讀操作，或什么都不做。
    調(diào)用ExitUpgradeableReadLock 釋放可更新鎖。

從調(diào)用者的角度來看，它很像一個嵌套/遞歸鎖，從功能上講，在第三步，

ReaderWriterLockSlim 在一個原子操作里面釋放讀鎖，然后獲取寫鎖。

可更新鎖和讀鎖的重要區(qū)別是:盡管可更新鎖可以和讀鎖共存，但是一次只能有一個可更新鎖被獲取。這樣的主要目的是防止死鎖。

這樣我們可以修改Write方法，讓它可以添加一些不在列表中的Item。

復(fù)制代碼 代碼如下:

static void Write(object threadID)
        {
            while (true)
            {
                Console.WriteLine(_rw.CurrentReadCount + " concurrent readers");

                int newNumber = GetRandomNum(100);

                _rw.EnterUpgradeableReadLock(); //獲取可更新鎖
                if (!_items.Contains(newNumber)) //如果要寫的東西不在列表中
                {
                    _rw.EnterWriteLock(); //可更新鎖變成寫鎖
                    _items.Add(newNumber); //寫東西
                    _rw.ExitWriteLock(); //重新變回可更新鎖
                    Console.WriteLine("Thread " + threadID + " added " + newNumber); //讀數(shù)據(jù)
                }
                _rw.ExitUpgradeableReadLock(); //退出可更新鎖

                Thread.Sleep(100);
            }
        }


從上面的例子可以看到C#提供的讀寫鎖功能強(qiáng)大，使用方便，

所以在自己編寫讀寫鎖的時(shí)候，要考慮下是否需要支持可更新鎖，是否有必要自己寫一個讀寫鎖.

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