.Net組件程序設計之線程、并發管理(二)
所有的.NET組件都支持在多線程的環境中運行,可以被多個線程并發訪問,如果沒有線程同步,這樣的后果是當多個線程同時訪問 對象狀態時,對象的狀態可能被破壞,造成不一致性。.NET提供了兩種方法來避免這樣的問題,使得我們設計的組件更加健壯。 第一種是自動同步,讓你使用一個屬性來修飾組件,這樣就可以把組件交給.NET了,同步的事情也就交給了.NET。 第二種是手動同步,這是讓你使用.NET提供的同步對象來實現線程同步,也不是太復雜,本篇將會對手動同步來稍作講解。
.NET手動同步提供了一套豐富的同步鎖,上一節說到同步域,同步域事實上是一個巨大的宏鎖,而手動同步則提供了 對被鎖對象的細粒度控制,可以控制訪問對象、單一成員甚至是單行的代碼。這樣的好處就是有可能的提高系統的性能和吞吐量。
監視器是一種只能和引用類型一塊工作的鎖。
2.1.1-1
1 public class ManualSynchronization 2 { 3 public void DoSomeThing() 4 { 5 for (int i = 0; i < 100; i++) 6 { 7 Console.WriteLine(i.ToString()); 8 } 9 }10 } 1 ManualSynchronization monitorcase = new ManualSynchronization(); 2 3 Monitor.Enter(monitorcase); 4 try 5 { 6 monitorcase.DoSomeThing(); 7 } 8 finally 9 {10 Monitor.Exit(monitorcase);11 }任何線程的任何對象都可以調用Enter()方法來鎖定對象,如果Monitor正在被一個線程使用,而這個時候又有一個線程來請求對象Enter(),這樣就會使第二個線程阻塞,直到第一個線程調用Exit(),如果這時有多個線程請求對象Enter(),它們就會被放置在一個叫做鎖隊列的隊列里,并依照隊列的順序獲得服務順序。
你還可以使用Monitor類為靜態類方法或靜態屬性提供安全線程訪問,方法是讓Monitor鎖定該類型,而不是一個實例:
2.1.1-2
1 public class ManualSynchronization 2 { 3 public static void SDoSomeThing() 4 { 5 for (int i = 0; i < 100; i++) 6 { 7 Console.WriteLine(i.ToString()); 8 } 9 }10 }1 Monitor.Enter(typeof(ManualSynchronization));2 try3 {4 ManualSynchronization.SDoSomeThing();5 }6 finally7 {8 Monitor.Exit(typeof(ManualSynchronization));9 }在C#中為了簡化這樣的寫法,提供了lock語句,使編譯器在try/finally語句中自動產生對Enter()和Exit()的調用。
比如你寫下這樣的代碼等同于2.1.1-1的示例代碼:
2.1.1-3
1 ManualSynchronization monitorcase = new ManualSynchronization();2 lock(monitorcase)3 {4 monitorcase.DoSomeThing();5 } 像上面的代碼這樣寫看似沒什么問題了,因為這個lock所定對象實例或者是對象類型,是根據客戶端開發者的判斷而定的,這樣的鎖定方式與客戶端耦合度大,看下以下代碼:
2.1.1-4
1 public class ManualSynchronization 2 { 3 public void DoSomeThing() 4 { 5 lock (this) 6 { 7 for (int i = 0; i < 100; i++) 8 { 9 Console.WriteLine(i.ToString());10 }11 }12 }13 }1 ManualSynchronization monitorcase = new ManualSynchronization();2 monitorcase.DoSomeThing();
這樣感覺是不是舒服不少,這就是方法同步了,.NET內部也對它提供了支持,定義在System.Runtime.CompilerServices命名空間里的MethodImpl方法屬性接受一個MethodImplOptions類型的枚舉。其中一個枚舉值是MethodImplOptions.Synchronized。當運行這個枚舉值的時候,編輯器就指示.NET運行時在方法入口鎖定對象,語義和2.1.1-4的代碼斷相同:
2.1.1-5
1 public class ManualSynchronization2 {3 [MethodImpl( MethodImplOptions.Synchronized)]4 public void DoSomeThingSynchroniezd()5 {6 Console.WriteLine("studycase");7 }8 } 這一個小節要講到的是Mutex類,它是從WaitHandle派生的類,它保證了各個線程在某個資源或代碼塊上相互排斥。
2.1.2-1
1 public class MutexDom:IDisposable 2 { 3 public MutexDom(){} 4 PRivate int _Num = 0; 5 public int Num 6 { 7 get 8 { 9 return _Num;10 }11 set12 {13 _Num = value;14 }15 }16 public void Dom()17 {18 for (int i = 0; i < 100; i++)19 {20 Num = Num + i;21 Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "_" + Num.ToString() +"_"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());22 }23 24 25 }26 public void Dispose()27 {28 29 }30 31 public static void Test()32 {33 MutexDom mutexDom=new MutexDom();34 ThreadStart threadStart=new ThreadStart(mutexDom.Dom);35 Thread thread1 = new Thread(threadStart);36 thread1.Name = "Thread_One";37 Thread thread2 = new Thread(threadStart);38 thread2.Name = "Thread_Two";39 thread1.Start();40 thread2.Start();41 }42 }MutexDom.Test();啟動測試,我所希望的效果是Dom()方法是有序的執行的,而我用了一個int類型的Nun屬性來作為計數器,那我們就一起來看一下結果吧(可能每次運行結果不一樣)

我所期望的在線程Thread_One中執行0遞增至99的值時4950,而在結果中已經超出了這個范圍,這說明了什么?說明了兩個線程在交替的對Num進行操作。修改一下代碼,再來看一下:
2.1.2-2
1 public class MutexDom:IDisposable 2 { 3 private Mutex _Mutex; 4 public MutexDom() 5 { 6 _Mutex = new Mutex(); 7 } 8 private int _Num = 0; 9 public int Num10 {11 get12 {13 return _Num;14 }15 set16 {17 _Num = value;18 }19 }20 public void Dom()21 {22 _Mutex.WaitOne();//如果當前資源被占用 則等待占用它的線程發送消息23 try24 {25 for (int i = 0; i < 100; i++)26 {27 Num = Num + i;28 Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "_" + Num.ToString() +"_"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());29 }30 }31 finally32 {33 _Mutex.ReleaseMutex();34 }35 36 }37 public void Dispose()38 {39 _Mutex.Close();40 }41 42 public static void Test()43 {44 MutexDom mutexDom=new MutexDom();45 ThreadStart threadStart=new ThreadStart(mutexDom.Dom);46 Thread thread1 = new Thread(threadStart);47 thread1.Name = "Thread_One";48 Thread thread2 = new Thread(threadStart);49 thread2.Name = "Thread_Two";50 51 thread1.Start();52 thread2.Start();53 54 }55 }
從結果中得出,是線程Thread_Two先執行的,這個沒關系,只要看它的結果值就行了,這就說明了,在線程"Thread_Two"執行對Dom()方法操作的時候"Thread_One"是肯定已經啟動了的,而且是在等待"Thread_Two"的釋放消息,這樣就保持了對象狀態的一致性,這個時候"Thread_One"是在一個等待隊列中的。如果這個時候"Thread_One"調用ReleaseMutex()方法,是會報錯的,因為ReleaseMutex()方法是只能當前所占有的線程來進行釋放,互斥就這樣完成了。
EventWaitHandle類派生于WaitHandle,被用于跨線程通知事件。 它有兩種狀態:信號已發狀態、信號未發狀態。 Set()方法和 Reset()方法分別把句柄狀態設置為信號已發或信號未發。 它有兩種使用方式,一種是手動重置,還有一種是自動重置。是通過給構造函數提供一個EventResetMode類型的枚舉值,
1 public enum EventResetMode2 {3 AutoReset,4 ManualReset5 }.NET提供了EventWaitHandle的兩個強類型子類,定義如下:
1 public class ManualResetEvent:EventWaitHandle 2 { 3 public ManualResetEvent(bool initialState):base(initialState,EventResetMode.ManualReset) 4 {} 5 } 6 public sealed class AutoResetEvent : EventWaitHandle 7 { 8 public AutoResetEvent(bool initialState):base(initialState,EventResetMode.AutoReset) 9 {}10 }先來看一下手動重置:
2.1.3-1
1 public class EventDom:IDisposable 2 { 3 ManualResetEvent _WaitHandle; 4 public EventDom() 5 { 6 _WaitHandle = new ManualResetEvent(true); 7 8 Thread thread = new Thread(DoWork); 9 thread.Start();10 }11 private void DoWork()12 {13 int num = 0;14 while (true)15 {16 _WaitHandle.WaitOne();17 num++;18 Console.WriteLine("EventDom_" + num.ToString());19 }20 }21 public void StartThread()22 {23 _WaitHandle.Set();24
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