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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");
            }
        });
    }

雖然能實現(xiàn),但是需要花費額外的代碼去人為保證兩個線程的執(zhí)行順序。

如何在這么多方案中確定最終所使用的,需要你能對項目的各種情景進行分析,根據(jù)實際情景選擇對應(yīng)的方案,而不至于大材小用。

總 結(jié)

通過本系列文章的介紹,相信能讓大家能對多線程中可能碰到的情景有一個概念,不至于在面臨多線程的時候手忙腳亂。

希望本文所述對大家的C#程序設(shè)計有所幫助。

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