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C#線程同步的三類情景分析

更新時間：2014年10月27日 08:59:28 投稿：shichen2014

這篇文章主要介紹了C#線程同步的三類情景分析,較為詳細生動的講述了C#線程同步的三類情況,讓大家對C#多線程程序設(shè)計有一個深入的了解,需要的朋友可以參考下

本文實例講述了C#線程同步的三類情景，分享給大家供大家參考。具體分析如下：

C# 已經(jīng)提供了我們幾種非常好用的類庫如 BackgroundWorker、Thread、Task等，借助它們，我們就能夠分分鐘編寫出一個多線程的應(yīng)用程序。

比如這樣一個需求：有一個 Winform 窗體，點擊按鈕后，會將窗體中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到一個 output.pdf 文件中。原先的代碼沒有采用多線程技術(shù)，所以當(dāng)點擊按鈕后，整個窗體就變成無響應(yīng)了。為了解決這個問題，可以使用 Task.Run(()=>{...導(dǎo)出文件的代碼});

上面的代碼看似簡單，卻隱藏著種種危機。如果在導(dǎo)出的期間，窗體的數(shù)據(jù)被修改了，那會怎么樣？如果多個窗體同時導(dǎo)出到同一個文件，又會怎么樣？

在看完本系列后，你就會清楚了。

有點了解的朋友都知道線程同步有多種手段，什么 mutex、moniter、seamphore、event 等等，我把它們歸為三類，對應(yīng)三種需要線程同步的情景。

情景一：此茅坑有主了

當(dāng)一個資源同時被多個線程訪問時，有可能會造成資源沖突（尤其是在存在多個寫線程的時候）的情景。遇到這種情況，在 C# 中，我們可以使用 Interlocked、lock、Moniter、SpinLock、ReadWriteLockSlim、Mutex 來處理問題。

什么情況下會被認為是情景一？

　　當(dāng)你設(shè)計的類中出現(xiàn)靜態(tài)變量、IO操作時，就會遇到情景一。因為這些資源是由多個對象共享的，不同的線程很同時去訪問這些資源時，就可能會出現(xiàn)爭用。

　　當(dāng)一個類被設(shè)計成單例，且包含實例變量時，也會遇到情景一。因為實例變量屬于這個單例，當(dāng)多個線程操縱此單例時，該變量可能會被爭用。

　　當(dāng)一個類中的方法調(diào)用線程操作某個實例變量時，也會遇到情景一。

情景二：數(shù)量有限，先到先得

情景一強調(diào)的是一對多的情形，而在情景二中，資源的數(shù)量并不唯一。相比于情景一，情景二側(cè)重的是數(shù)量上的限制。而用于實現(xiàn)這一需求的類有：Semaphore、SemaphoreSlim。

什么情況下會被認為是情景二？

　　當(dāng)所操作的公共資源存在并發(fā)數(shù)限制的時候（如數(shù)據(jù)庫連接、IIS連接數(shù)限制等），就被認為是情景二。

情景三：我讓你動，你才能動！

情景三關(guān)注的是線程執(zhí)行過程中的先后順序，而用于保證這種先后順序的方式就是通過線程通信的方式：ManualResetEventSlim、ManualResetEvent、AutoResetEvent。

什么情況下會被認為是情景三？

當(dāng)兩個線程所處理的事情有先后的依賴時，比如線程二的執(zhí)行過程依賴線程一的執(zhí)行結(jié)果，那就認為是情景三。

不限使用情景

上面的各種方案并不是絕對只限于某一場景，比如 AutoResetEvent 即可以用于情景三，也可以用于情景一。但是，殺雞焉用牛刀，雖然使用 AutoResetEvent 能夠?qū)崿F(xiàn)情景一的需求，但是用不了 AutoResetEvent 的線程通信能力，同時又會有一些額外的限制（每個線程必須保證 wait 和 set 的成對使用，否則一個線程在鎖定資源后就可能被另一個線程解鎖）。

復(fù)制代碼代碼如下:

    lock (m)
    {
        //....
    }

    //等價于如下方式
    autoResetEvent.WaitOne();
    //....
    autoResetEvent.Set();

　　也有朋友說，可以用情景一中的 lock 方案來實現(xiàn)情景三的需求。

    AutoResetEvent autoReset = new AutoResetEvent(false);
    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        Task.Run(() =>
        {
            autoReset.WaitOne();
            Console.WriteLine("步驟二");
        });

        Thread.Sleep(1000);//故意延遲從而保證第二個線程是在第一個線程之后才執(zhí)行
        Task.Run(() =>
        {
            Console.WriteLine("步驟一");
            autoReset.Set();
        });
    }

　　上面這個例子最終輸出的結(jié)果可想而知。此實例說明，不管線程實際的執(zhí)行順序如何，AutoResetEvent 都能很容易的保證兩個線程的執(zhí)行順序。

如果用 lock 呢？

復(fù)制代碼代碼如下:

    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

    {

        Task.Run(() =>

        {

            lock (s)

            {

                Console.WriteLine("步驟一");

            }

        });

        Thread.Sleep(1000);//必須人為確保步驟二的線程要在步驟一的線程之后執(zhí)行

        Task.Run(() =>

        {

            lock (s)

            {

                Console.WriteLine("步驟二");

            }

        });

    }