C#中線程同步對(duì)象的方法分析
本文實(shí)例講述了C#中線程同步對(duì)象的方法。分享給大家供大家參考。具體分析如下：
在編寫多線程程序時(shí)無(wú)可避免會(huì)遇到線程的同步問(wèn)題。什么是線程的同步呢？
舉個(gè)例子：如果在一個(gè)公司里面有一個(gè)變量記錄某人T的工資count=100，有兩個(gè)主管A和B（即工作線程）在早一些時(shí)候拿了這個(gè)變量的值回去，過(guò)了一段時(shí)間A主管將T的工資加了5塊，并存回count變量，而B主管將T的工資減去3塊，并存回count變量。好了，本來(lái)T君可以得到102塊的工資的，現(xiàn)在就變成98塊了。這就是線程同步要解決的問(wèn)題。
在.Net的某些對(duì)象里面，在讀取里面的數(shù)據(jù)的同時(shí)還可以修改數(shù)據(jù)，這類的對(duì)象就是“線程安全”。但對(duì)于自己編寫的代碼段而言，就必須使用線程同步技術(shù)來(lái)保證數(shù)據(jù)的完整性和正確性了。
有幾個(gè)規(guī)律：
1、如果一個(gè)對(duì)象（或變量）不會(huì)同時(shí)被多個(gè)其他線程訪問(wèn)，那么這個(gè)對(duì)象是不需使用線程同步的。
2、如果雖然有多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象，但他們所訪問(wèn)的數(shù)據(jù)或方法并不相同（不交叉），那這種情況也不需使用線程同步。
例如上例中的那個(gè)公司里面如果有 T 和 Q 兩個(gè)人，但他們的工資分別是由 A 和 B 主管的，那么這個(gè)工資的處理就不需要線程同步了。
3、如果一個(gè)對(duì)象會(huì)同時(shí)被多個(gè)其他線程訪問(wèn)，一般只需為這個(gè)對(duì)象添加線程同步的代碼，而其他線程是不需添加額外代碼的。
在C#里面用于實(shí)現(xiàn)線程同步的常用類有如下幾類
1、Mutex類（互斥器），Monitor類，lock方法
2、ManualResetEvent類，AutoResetEvent類（這兩個(gè)都是由EventWaitHandle類派生出來(lái)的）
3、ReaderWriterLock類
同一類的作用都差不多：其中第一類的作用是：用來(lái)保護(hù)某段代碼在執(zhí)行的時(shí)候以獨(dú)占的方式執(zhí)行，這時(shí)如果有第二個(gè)線程想訪問(wèn)這個(gè)對(duì)象時(shí)就會(huì)被暫停。一直等到獨(dú)占的代碼執(zhí)行為止。就好比一堆人同時(shí)上一個(gè)公共廁所一樣，使用這個(gè)方法就可以解決文章一開始時(shí)提出的問(wèn)題：主管A要處理T君的工資之前，先lock一下T君，然后取出目前的count值，處理完之后再解除T君的鎖定。如果主管B在主管A處理工資時(shí)也想取出count值，那么它只能是一直地等待A處理完之后才能繼續(xù)。使用這個(gè)方法的一個(gè)缺點(diǎn)就是會(huì)降低程序的效率。本來(lái)是一個(gè)多個(gè)線程的操作，一旦遇到lock的語(yǔ)句時(shí)，那么這些線程只要排隊(duì)處理，形同一個(gè)單線程操作。
下面舉個(gè)例子說(shuō)明一下這三個(gè)方法的使用：
假定有一個(gè)Tools類，里面一個(gè)int變量，還有Add和Delete方法，其中Add方法會(huì)使int變量的值增加，Delete方法使int變量值減少：
{
private int count = 100;
public void Add(int n)
{
count+=n;
}
public void Delete(int n)
{
count-=n;
}
}
在多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)這段代碼時(shí)，因?yàn)橐粋€(gè)語(yǔ)句會(huì)被編譯器編譯成多個(gè)指令，所以會(huì)可能出現(xiàn)這種情況：但某個(gè)線程調(diào)用Add方法時(shí)，這時(shí)的count值為 100，而正當(dāng)要加上n的時(shí)候，另外一個(gè)線程調(diào)用了Delete，它要減去m，結(jié)果count加上了n，然后又在原先count=100的值的情況
下減掉了m，最后的結(jié)果是count被減去了m,而沒有加上n。很明顯Add方法和Delete方法是不能同時(shí)被調(diào)用的，所以必須進(jìn)行線程同步處理。簡(jiǎn)單的方法是用lock語(yǔ)句：
{
private object abcde = new object();
private int count = 100;
public void Add(int n)
{
lock(abcde)
{
count+=n;
}
}
public void Delete(int n)
{
lock(abcde)
{
count-=n;
}
}
}
其中abcde是一個(gè)private級(jí)的內(nèi)部變量，它不表示任何的意義，只是作為一種“令牌”的角色。
當(dāng)執(zhí)行Add方法中的lock(abcde)方法時(shí)，這個(gè)令牌就在Add方法的手中了，如果這時(shí)有第二個(gè)線程也想拿這個(gè)令牌，沒門，惟有等待。一旦第一個(gè)lock語(yǔ)句的花括號(hào)范圍結(jié)束之后，這時(shí)令牌就被釋放了，同時(shí)會(huì)迅速落到第二個(gè)線程的手中，并且排除其他后來(lái)的人。
使用Monitor類的方法大致一樣：
{
private object abcde = new object();
private int count = 100;
public void Add(int n)
{
Monitor.Enter(abcde);
count+=n;
Monitor.Exit(abcde);
}
public void Delete(int n)
{
Monitor.Enter(abcde);
count-=n;
Monitor.Exit(abcde);
}
}
Monitor的常用方法：Enter和Exit都是靜態(tài)方法，作用跟lock語(yǔ)句的兩個(gè)花括號(hào)一樣。
而使用 Mutex 就不需聲明一個(gè)“令牌”對(duì)象了，但要實(shí)例化之后才可以使用：
{
private Mutex mut = new Mutex();
private int count = 100;
public void Add(int n)
{
mut.WaitOne();
count+=n;
mut.ReleaseMutex();
}
public void Delete(int n)
{
mut.WaitOne();
count-=n;
mut.ReleaseMutex();
}
}
其中的WaitOne為等待方法，一直等到Mutex 被釋放為止。初始的情況下，Mutex 對(duì)象是處于釋放狀態(tài)的，而一旦執(zhí)行了WaitOne方法之后，它就被捕獲了，一直到被調(diào)用了ReleaseMutex方法之后才被釋放。
使用這三種方法都有一個(gè)要注意的問(wèn)題，就是在獨(dú)占代碼段里面如果引起了異常，可能會(huì)使“令牌”對(duì)象不被釋放，這樣程序就會(huì)一直地死等下去了。
所以要在獨(dú)占代碼段里面處理好異常。例如下面這樣的代碼就是錯(cuò)誤的：
{
try
{
mut.WaitOne();
count+=n;
//....這里省略了N行代碼
//....這里是有可能引起異常的代碼
//....這里省略了N行代碼
mut.ReleaseMutex();
}
catch
{
Console.Writeline("error.");
}
}
上面的代碼一旦在try和catch里面發(fā)生了異常，那么Mutex就不能被釋放，后面的程序就會(huì)卡死在WaitOne()一行，而應(yīng)該改成這樣：
{
mut.WaitOne();
try
{
count+=n;
//....這里省略了N行代碼
//....這里是有可能引起異常的代碼
//....這里省略了N行代碼
}
catch
{
Console.Writeline("error.");
}
mut.ReleaseMutex();
}
現(xiàn)在談一下第二種：
ManualResetEvent類，AutoResetEvent類
上面這兩個(gè)類都是由EventWaitHandle類派生出來(lái)的，所以功能和調(diào)用方法都很相似。
這兩個(gè)類常用于阻斷某個(gè)線程的執(zhí)行，然后在符合條件的情況下再恢復(fù)其執(zhí)行。
舉個(gè)例子，你想送花給一個(gè)MM，托了一個(gè)送花的小伙子送了過(guò)去，而你希望當(dāng)MM收到花之后就立即打個(gè)電話過(guò)去告訴她。
但問(wèn)題是你不知道花什么時(shí)候才送到MM的手里，打早了打遲了都不好，這時(shí)你可以使用ManualResetEvent對(duì)象幫忙。當(dāng)委托小伙子送花過(guò)去的時(shí)候，使用ManualResetEvent的WaitOne方法進(jìn)行等待。當(dāng)小伙子把花送到MM的手中時(shí)，再調(diào)用一下ManualResetEvent的Set方法，你就可以準(zhǔn)時(shí)地打電話過(guò)去了。
另外ManualResetEvent還有一個(gè)Reset方法，用來(lái)重新阻斷調(diào)用者執(zhí)行的，情況就好比你委托了這個(gè)小伙子送花給N個(gè)MM，而又想準(zhǔn)時(shí)地給這N個(gè)MM打電話的情況一樣。
using System.Threading;
public class TestMain
{
private static ManualResetEvent ent = new ManualResetEvent(false);
public static void Main()
{
Boy sender = new Boy(ent);
Thread th = new Thread(new ThreadStart(sender.SendFlower));
th.Start();
ent.WaitOne(); //等待工作
Console.WriteLine("收到了吧，花是我送嘀:)");
Console.ReadLine();
}
}
public class Boy
{
ManualResetEvent ent;
public Boy(ManualResetEvent e)
{
ent = e;
}
public void SendFlower()
{
Console.WriteLine("正在送花的途中");
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Thread.Sleep(200);
Console.Write("..");
}
Console.WriteLine(" 花已經(jīng)送到MM手中了,boss");
ent.Set(); //通知阻塞程序
}
}
而AutoResetEvent類故名思意，就是在每次Set完之后自動(dòng)Reset。讓執(zhí)行程序重新進(jìn)入阻塞狀態(tài)。
即AutoResetEvent.Set() 相當(dāng)于 ManualResetEvent.Set() 之后又立即 ManualResetEvent.Reset()，其他的就沒有什么不同的了。
舉個(gè)送花給N個(gè)MM的例子：
using System.Threading;
public class TestMain
{
private static AutoResetEvent ent = new AutoResetEvent(false);
public static void Main()
{
Boy sender = new Boy(ent);
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
Thread th = new Thread(new ThreadStart(sender.SendFlower));
th.Start();
ent.WaitOne(); //等待工作
Console.WriteLine("收到了吧，花是我送嘀:) ");
}
Console.ReadLine();
}
}
public class Boy
{
AutoResetEvent ent;
public Boy(AutoResetEvent e)
{
ent = e;
}
public void SendFlower()
{
Console.WriteLine("正在送花的途中");
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Thread.Sleep(200);
Console.Write("..");
}
Console.WriteLine(" 花已經(jīng)送到MM手中了,boss");
ent.Set(); //通知阻塞程序,這里的效果相當(dāng)于 ManualResetEvent的Set()方法+Reset()方法
}
}
希望本文所述對(duì)大家的C#程序設(shè)計(jì)有所幫助。
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