多线程编程学习笔记——线程同步(一)
2018-06-24 00:01:45来源:未知 阅读 ()
接上文 多线程编程学习笔记-基础(一)
接上文 多线程编程学习笔记-基础(二)
接上文 多线程编程学习笔记-基础(三)
就如上一篇文章(多线程编程学习笔记-基础(三))中的示例代码十,一样如果多线程使用共享变量,就会涉及到一个线程同步的问题。那如何解决呢?
方法有三:
1) 重构程序,移除多线程的共享变量,让一个线程只访问一个自有变量
2) 使用原子操作,一个操作只占用一个量子时间,一次完成,只有当当前操作完成之后,其他线程才能进行操作。这样可以避免使用独占锁,避免死锁。
3) 通过NET构架提供的Mutex、AutoRestEvent、CountDownEven、SpinWait等类,来进行线程间的同步。
一、使用InterLocked类
在上一篇文章中,我们使用lock来解决多线程访问带来的问,而在这里我们使用InterLocked类提供的原子操作,从而帮助我们不需要使用lock锁来锁定,以免造成死锁。
接下来我们改造一下上一篇文章中的代码,代码如下。
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading; //引入线程 using System.Diagnostics; namespace ThreadSynchronousDemo { class Program { static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("开始,InterLocked 同步"); var c = new Counter(); Thread t = new Thread(() => Count(c)); var t3 = new Thread(() => Count(c)); var t2 = new Thread(() => Count(c)); t.Name = "线程1"; //启动线程 t.Start(); t2.Name = "线程2"; t2.Start(); t3.Name = "线程3"; t3.Start(); t.Join(); t2.Join(); t3.Join(); Console.WriteLine(string.Format("没有加锁的多线程总计:{0}", c.Count)); Console.WriteLine("----------------------------"); var c1 = new CounterInterLocked(); var t4 = new Thread(() => Count(c1)); t4.Name = "线程4"; var t5 = new Thread(() => Count(c1)); t5.Name = "线程5"; var t6 = new Thread(() => Count(c1)); t6.Name = "线程6"; t4.Start(); t5.Start(); t6.Start(); t4.Join(); t5.Join(); t6.Join(); Console.WriteLine(string.Format("InterLocked的多线程总计:{0}", c1.Count)); Console.Read(); } static void Count(CountBase cnt) { for (int i = 0; i < 100000; i++) { cnt.Incerement(); cnt.Dncerement(); } } } abstract class CountBase { public abstract void Incerement(); public abstract void Dncerement(); } class Counter : CountBase { public int Count { get; private set; } public override void Dncerement() { Count--; } public override void Incerement() { Count++; } } class CounterInterLocked : CountBase { private int m_count; public int Count { get { return m_count; } } public override void Dncerement() { Interlocked.Decrement(ref m_count); } public override void Incerement() { Interlocked.Increment(ref m_count); } } }
此程序运行结果如下图,跟上一篇中的示例十,结果是一样的。只是代码上的区别。
二、使用Mutex类
1. 接下来我们来学习使用Mutex类来实现线程间的同步问题。
2. 在程序启动时,设置InitialOwner为false,这表示如果互斥量已经建立,则允许程序获取互斥量。如果没有互斥量,则程序直接运行,等待接收任意键,然后释放互斥量。
3.代码如下:
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading; //引入线程 using System.Diagnostics; namespace ThreadSynchronousDemo { class Program { const string mutexName = "syncMutex"; static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("开始,Mutex 同步"); using (var mut=new Mutex(false,mutexName)) { if (!mut.WaitOne(TimeSpan.FromSeconds(5),false)) { Console.WriteLine("等待5秒之后运行。。。。"); } else { Console.WriteLine("正在运行。。。。,请输入任意键"); Console.ReadLine(); mut.ReleaseMutex(); Console.WriteLine("释放互斥量"); } } Console.Read(); } } }
4.运行结果如下图。
在debug目录下,先运行主程序,如上图中1,则程序1正常运行,此时如果再次打开Debug目录下的应用主程序,则运行结果如上图中2。说明互斥量起作用了。
5.先在上图主程序1中输入k,然后回车,结果如下图中3。我们从Debug目录下,再次打开应用程序,则应用程序的运行结果如下图中4。说明主程序1,已经把互斥量释放。
注意:具名互斥量是全局的操作系统对象。请务必正确关闭互斥量。最好使用using来包裹互斥量代码。这种方式可以在不同程序中同步线程。
三、使用SemaphoreSlim类
SemaphoreSlim是Semaphore类的一个轻量级版本。此类限制了同时访问同一资源的线程数量。
在.net中,类Semaphore封装了CLR中的内核同步对象。与标准的排他锁对象(Monitor,Mutex,SpinLock)不同的是,它不是一个排他的锁对象,它与SemaphoreSlim,ReaderWriteLock等一样允许多个有限的线程同时访问共享内存资源。
Semaphore就好像一个栅栏,有一定的容量,当里面的线程数量到达设置的最大值时候,就没有线程可以进去。然后,如果一个线程工作完成以后出来了,那下一个线程就可以进去了。Semaphore的WaitOne或Release等操作分别将自动地递减或者递增信号量的当前计数值。当线程试图对计数值已经为0的信号量执行WaitOne操作时,线程将阻塞直到计数值大于0。在构造Semaphore时,最少需要2个参数。信号量的初始容量和最大的容量。
1.程序代码
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading; //引入线程 using System.Diagnostics; namespace ThreadSynchronousDemo { class Program { static SemaphoreSlim semapSlim = new SemaphoreSlim(5); static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("开始,SemaphoreSlim 同步"); for (int i = 1; i < 9; i++) { string threadName = "线程 " + i; int seconds = new Random().Next(1, 10); var t = new Thread((() => AccessDatabase(threadName, seconds))); t.Start(); } Console.Read(); } static void AccessDatabase(string name,int seconds) { Console.WriteLine("{0} 等待访问数据库", name); semapSlim.Wait(); Console.WriteLine("{0} 被授予对数据库的访问权限", name); Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds)); Console.WriteLine("{0} 完成了", name); semapSlim.Release(); } } }
2.程序运行结果如下图。
当程序启动时,创建了一个SemaphoreSlim对象,并在构造函数中指定了并发的线程数量,然后启动了10个不同名称,不同初始运行时间的线程。
每个线程都尝试获取数据库访问权限,但是我们使用SemaphoreSlim对象做了限制,只有5个线程能同时访问数据库,当前5个线程获取了数据库访问权限之后,剩下的5个线程只能等待,直到有线程完成工作,并调用Semaphore的Release方法。
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