C#多線程同步

在編寫多線程程序時(shí)無可避免會碰到線程的同步問題。什么是線程的同步呢？

舉個(gè)例子：假如在一個(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題。

在.Net的某些對象里面，在讀取里面的數(shù)據(jù)的同時(shí)還可以修改數(shù)據(jù)，這類的對象就是“線程安全”。但對于自己編寫的代碼段而言，就必須使用線程同步技術(shù)來保證數(shù)據(jù)的完整性和正確性了。

有幾個(gè)規(guī)律： 1、假如一個(gè)對象（或變量）不會同時(shí)被多個(gè)其他線程訪問，那么這個(gè)對象是不需使用線程同步的。 2、假如雖然有多個(gè)線程同時(shí)訪問一個(gè)對象，但他們所訪問的數(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)公司里面假如有 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、假如一個(gè)對象會同時(shí)被多個(gè)其他線程訪問，一般只需為這個(gè)對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)假如有第二個(gè)線程想訪問這個(gè)對象時(shí)就會被暫停。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。假如主管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)就是會降低程序的效率。本來是一個(gè)多個(gè)線程的操作，一旦碰到lock的語句時(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方法會使int變量的值增加，Delete方法使int變量值減少：

        public class Tools        {            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)訪問這段代碼時(shí)，因?yàn)橐粋€(gè)語句會被編譯器編譯成多個(gè)指令，所以會可能出現(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。簡單的方法是用lock語句：

        public class Tools        {            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，假如這時(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語句的花括號范圍結(jié)束之后，這時(shí)令牌就被釋放了，同時(shí)會迅速落到第二個(gè)線程的手中，并且排除其他后來的人。

使用Monitor類的方法大致一樣：

        public class Tools        {            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語句的兩個(gè)花括號一樣。 而使用 Mutex 就不需聲明一個(gè)“令牌”對象了，但要實(shí)例化之后才可以使用：

public class Tools { 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 就被捕捉了，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)要注重的問題，就是在獨(dú)占代碼段里面假如引起了異常，可能會使“令牌”對象不被釋放，這樣程序就會一直地死等下去了。 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：

      public void Add(int n)      {            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，后面的程序就會卡死在WaitOne()一行，而應(yīng)該改成這樣：

       public void Add(int n)        {            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去，而你希望當(dāng)MM收到花之后就立即打個(gè)電話過去告訴她。

但問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對象幫忙。當(dāng)委

托小伙子送花過去的時(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)地打電話過去了。 另外ManualResetEvent還有一個(gè)Reset方法，用來重新阻斷調(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;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++)        {