.NET多線程編程（3）：線程同步

2019-11-17 04:06:37

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供稿：網(wǎng)友

隨著對多線程學(xué)習(xí)的深入,你可能覺得需要了解一些有關(guān)線程共享資源的問題. .NET framework提供了很多的類和數(shù)據(jù)類型來控制對共享資源的訪問。

考慮一種我們經(jīng)常遇到的情況：有一些全局變量和共享的類變量，我們需要從不同的線程來更新它們，可以通過使用System.Threading.Interlocked類完成這樣的任務(wù)，它提供了原子的，非模塊化的整數(shù)更新操作。

還有你可以使用System.Threading.Monitor類鎖定對象的方法的一段代碼，使其暫時(shí)不能被別的線程訪問。

System.Threading.WaitHandle類的實(shí)例可以用來封裝等待對共享資源的獨(dú)占訪問權(quán)的操作系統(tǒng)特定的對象。尤其對于非受管代碼的互操作問題。

System.Threading.Mutex用于對多個(gè)復(fù)雜的線程同步的問題，它也允許單線程的訪問。

像ManualResetEvent和AutoResetEvent這樣的同步事件類支持一個(gè)類通知其他事件的線程。

不討論線程的同步問題，等于對多線程編程知之甚少，但是我們要十分謹(jǐn)慎的使用多線程的同步。在使用線程同步時(shí)，我們事先就要要能夠正確的確定是那個(gè)對象和方法有可能造成死鎖（死鎖就是所有的線程都停止了相應(yīng)，都在等者對方釋放資源）。還有贓數(shù)據(jù)的問題（指的是同一時(shí)間多個(gè)線程對數(shù)據(jù)作了操作而造成的不一致），這個(gè)不容易理解，這么說吧，有X和Y兩個(gè)線程，線程X從文件讀取數(shù)據(jù)并且寫數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，線程Y從這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)讀數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)送到其他的計(jì)算機(jī)。假設(shè)在Y讀數(shù)據(jù)的同時(shí)，X寫入數(shù)據(jù)，那么顯然Y讀取的數(shù)據(jù)與實(shí)際存儲的數(shù)據(jù)是不一致的。這種情況顯然是我們應(yīng)該避免發(fā)生的。少量的線程將使得剛才的問題發(fā)生的幾率要少的多，對共享資源的訪問也更好的同步。

.NET Framework的CLR提供了三種方法來完成對共享資源，諸如全局變量域，特定的代碼段，靜態(tài)的和實(shí)例化的方法和域。

（1）       代碼域同步：使用Monitor類可以同步靜態(tài)/實(shí)例化的方法的全部代碼或者部分代碼段。不支持靜態(tài)域的同步。在實(shí)例化的方法中，this指針用于同步；而在靜態(tài)的方法中，類用于同步，這在后面會講到。

（2）       手工同步：使用不同的同步類（諸如WaitHandle, Mutex, ReaderWriterLock, ManualResetEvent, AutoResetEvent 和Interlocked等）創(chuàng)建自己的同步機(jī)制。這種同步方式要求你自己手動(dòng)的為不同的域和方法同步，這種同步方式也可以用于進(jìn)程間的同步和對共享資源的等待而造成的死鎖解除。

（3）       上下文同步：使用SynchronizationAttribute為ContextBoundObject對象創(chuàng)建簡單的，自動(dòng)的同步。這種同步方式僅用于實(shí)例化的方法和域的同步。所有在同一個(gè)上下文域的對象共享同一個(gè)鎖。

Monitor Class

在給定的時(shí)間和指定的代碼段只能被一個(gè)線程訪問，Monitor 類非常適合于這種情況的線程同步。這個(gè)類中的方法都是靜態(tài)的，所以不需要實(shí)例化這個(gè)類。下面一些靜態(tài)的方法提供了一種機(jī)制用來同步對象的訪問從而避免死鎖和維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性。

Monitor.Enter 方法：在指定對象上獲取排他鎖。

Monitor.TryEnter 方法：試圖獲取指定對象的排他鎖。

Monitor.Exit 方法：釋放指定對象上的排他鎖。

Monitor.Wait 方法：釋放對象上的鎖并阻塞當(dāng)前線程，直到它重新獲取該鎖。

Monitor.Pulse 方法：通知等待隊(duì)列中的線程鎖定對象狀態(tài)的更改。

Monitor.PulseAll 方法：通知所有的等待線程對象狀態(tài)的更改。

通過對指定對象的加鎖和解鎖可以同步代碼段的訪問。Monitor.Enter, Monitor.TryEnter 和 Monitor.Exit用來對指定對象的加鎖和解鎖。一旦獲取（調(diào)用了Monitor.Enter）指定對象（代碼段）的鎖，其他的線程都不能獲取該鎖。舉個(gè)例子來說吧，線程X獲得了一個(gè)對象鎖，這個(gè)對象鎖可以釋放的（調(diào)用Monitor.Exit(object) or Monitor.Wait）。當(dāng)這個(gè)對象鎖被釋放后，Monitor.Pulse方法和 Monitor.PulseAll方法通知就緒隊(duì)列的下一個(gè)線程進(jìn)行和其他所有就緒隊(duì)列的線程將有機(jī)會獲取排他鎖。線程X釋放了鎖而線程Y獲得了鎖，同時(shí)調(diào)用Monitor.Wait的線程X進(jìn)入等待隊(duì)列。當(dāng)從當(dāng)前鎖定對象的線程（線程Y）受到了Pulse或PulseAll，等待隊(duì)列的線程就進(jìn)入就緒隊(duì)列。

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