当多个线程在并发的时候,难免会碰到相互冲突的事情,比如最经典的ATM机的问题,并发不可怕,可怕的是我们没有能力控制。
线程以我的理解可以分为三种
① 锁。
② 互斥。
③ 信号。
好,这一篇主要整理“锁”,C#提供了2种手工控制的锁
一: Monitor类
这个算是实现锁机制的纯正类,在锁定的临界区中只允许让一个线程访问,其他线程排队等待。主要整理为2组方法。
1:Monitor.Enter和Monitor.Exit
微软很照护我们,给了我们语法糖Lock,对的,语言糖确实减少了我们不必要的劳动并且让代码更可观,但是如果我们要精细的
控制,则必须使用原生类,这里要注意一个问题就是“锁住什么”的问题,一般情况下我们锁住的都是静态对象,我们知道静态对象
属于类级别,当有很多线程共同访问的时候,那个静态对象对多个线程来说是一个,不像实例字段会被认为是多个。
不加锁的情况:
1 class Program 2 { 3 static void Main(string[] args) 4 { 5 for (int i = 0; i < 10; i++) 6 { 7 Thread t = new Thread(Run); 8 9 t.Start(); 10 } 11 } 12 13 //资源 14 static object obj = new object(); 15 16 static int count = 0; 17 18 static void Run() 19 { 20 Thread.Sleep(10); 21 22 Console.WriteLine("当前数字:{0}", ++count); 23 } 24 }
加锁的情况:
1 class Program 2 { 3 static void Main(string[] args) 4 { 5 for (int i = 0; i < 10; i++) 6 { 7 Thread t = new Thread(Run); 8 9 t.Start(); 10 } 11 } 12 13 //资源 14 static object obj = new object(); 15 16 static int count = 0; 17 18 static void Run() 19 { 20 Thread.Sleep(10); 21 22 //进入临界区 23 Monitor.Enter(obj); 24 25 Console.WriteLine("当前数字:{0}", ++count); 26 27 //退出临界区 28 Monitor.Exit(obj); 29 } 30 }
2:Monitor.Wait和Monitor.Pulse
首先这两个方法是成对出现,通常使用在Enter,Exit之间。
Wait: 暂时的释放资源锁,然后该线程进入”等待队列“中,那么自然别的线程就能获取到资源锁。
Pulse: 唤醒“等待队列”中的线程,那么当时被Wait的线程就重新获取到了锁。
这里我们是否注意到了两点:
① 可能A线程进入到临界区后,需要B线程做一些初始化操作,然后A线程继续干剩下的事情。
② 用上面的两个方法,我们可以实现线程间的彼此通信。
下面举个例子来模拟两个人的对话。
1 using System; 2 using System.Collections.Generic; 3 using System.Text; 4 using System.Threading; 5 6 namespace Test 7 { 8 public class Program 9 { 10 public static void Main(string[] args) 11 { 12 LockObj obj = new LockObj(); 13 14 //注意,这里使用的是同一个资源对象obj 15 Jack jack = new Jack(obj); 16 John john = new John(obj); 17 18 Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(jack.Run)); 19 Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(john.Run)); 20 21 t1.Start(); 22 t1.Name = "Jack"; 23 24 t2.Start(); 25 t2.Name = "John"; 26 27 Console.ReadLine(); 28 } 29 } 30 31 //锁定对象 32 public class LockObj { } 33 34 public class Jack 35 { 36 private LockObj obj; 37 38 public Jack(LockObj obj) 39 { 40 this.obj = obj; 41 } 42 43 public void Run() 44 { 45 Monitor.Enter(this.obj); 46 47 Console.WriteLine("{0}:我已进入茅厕。", Thread.CurrentThread.Name); 48 49 Console.WriteLine("{0}:擦,太臭了,我还是撤!", Thread.CurrentThread.Name); 50 51 //暂时的释放锁资源 52 Monitor.Wait(this.obj); 53 54 Console.WriteLine("{0}:兄弟说的对,我还是进去吧。", Thread.CurrentThread.Name); 55 56 //唤醒等待队列中的线程 57 Monitor.Pulse(this.obj); 58 59 Console.WriteLine("{0}:拉完了,真舒服。", Thread.CurrentThread.Name); 60 61 Monitor.Exit(this.obj); 62 } 63 } 64 65 public class John 66 { 67 private LockObj obj; 68 69 public John(LockObj obj) 70 { 71 this.obj = obj; 72 } 73 74 public void Run() 75 { 76 Monitor.Enter(this.obj); 77 78 Console.WriteLine("{0}:直奔茅厕,兄弟,你还是进来吧,小心憋坏了!", 79 Thread.CurrentThread.Name); 80 81 //唤醒等待队列中的线程 82 Monitor.Pulse(this.obj); 83 84 Console.WriteLine("{0}:哗啦啦....", Thread.CurrentThread.Name); 85 86 //暂时的释放锁资源 87 Monitor.Wait(this.obj); 88 89 Console.WriteLine("{0}:拉完了,真舒服。", Thread.CurrentThread.Name); 90 91 Monitor.Exit(this.obj); 92 } 93 } 94 }
二:ReaderWriterLock类
先前也知道,Monitor实现的是在读写两种情况的临界区中只可以让一个线程访问,那么如果业务中存在”读取密集型“操作,就
好比数据库一样,读取的操作永远比写入的操作多。针对这种情况,我们使用Monitor的话很吃亏,不过没关系,ReadWriterLock
就很牛X,因为实现了”写入串行“,”读取并行“。
ReaderWriteLock中主要用3组方法:
<1> AcquireWriterLock: 获取写入锁。
ReleaseWriterLock:释放写入锁。
<2> AcquireReaderLock: 获取读锁。
ReleaseReaderLock:释放读锁。
<3> UpgradeToWriterLock:将读锁转为写锁。
DowngradeFromWriterLock:将写锁还原为读锁。
下面就实现一个写操作,三个读操作,要知道这三个读操作是并发的。
1 namespace Test 2 { 3 class Program 4 { 5 static List<int> list = new List<int>(); 6 7 static ReaderWriterLock rw = new System.Threading.ReaderWriterLock(); 8 9 static void Main(string[] args) 10 { 11 Thread t1 = new Thread(AutoAddFunc); 12 13 Thread t2 = new Thread(AutoReadFunc); 14 15 t1.Start(); 16 17 t2.Start(); 18 19 Console.Read(); 20 } 21 22 /// <summary> 23 /// 模拟3s插入一次 24 /// </summary> 25 /// <param name="num"></param> 26 public static void AutoAddFunc() 27 { 28 //3000ms插入一次 29 Timer timer1 = new Timer(new TimerCallback(Add), null, 0, 3000); 30 } 31 32 public static void AutoReadFunc() 33 { 34 //1000ms自动读取一次 35 Timer timer1 = new Timer(new TimerCallback(Read), null, 0, 1000); 36 Timer timer2 = new Timer(new TimerCallback(Read), null, 0, 1000); 37 Timer timer3 = new Timer(new TimerCallback(Read), null, 0, 1000); 38 } 39 40 public static void Add(object obj) 41 { 42 var num = new Random().Next(0, 1000); 43 44 //写锁 45 rw.AcquireWriterLock(TimeSpan.FromSeconds(30)); 46 47 list.Add(num); 48 49 Console.WriteLine("我是线程{0},我插入的数据是{1}。", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, num); 50 51 //释放锁 52 rw.ReleaseWriterLock(); 53 } 54 55 public static void Read(object obj) 56 { 57 //读锁 58 rw.AcquireReaderLock(TimeSpan.FromSeconds(30)); 59 60 Console.WriteLine("我是线程{0},我读取的集合为:{1}", 61 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, string.Join(",", list)); 62 //释放锁 63 rw.ReleaseReaderLock(); 64 } 65 } 66 }