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  在线程里,假诺急需分享数据,那么自然供给接纳同步技巧,确定保障一回唯有两个线程访谈和退换分享数据的情况。在.net中,lock语句、Interlocked类和Monitor类可用于进度之中的一齐。


1、如若三个或三个线程访谈同意气风发的目的,也许访问不联合的分享状态,会冒出争用标准化。

(一)概述

1、lock语句与线程安全

  lock语句是安装锁定和肃清锁定的生机勃勃种简易方法。在利用lock语句以前,先走入另多个争用条件。例如:

public class SharedState
{
    public int State { get; set; }
}
public class Job
{
    SharedState sharedState;
    public Job(SharedState sharedState)
    {
        this.sharedState = sharedState;
    }
    public void DoTheJob()
    {
        for (int i = 0; i < 50000; i  )
        {
                sharedState.State  = 1;
        }
    }
}
static void Main()
{
    int numTasks = 20;
    var state = new SharedState();
    var tasks = new Task[numTasks];//定义20个任务

    for (int i = 0; i < numTasks; i  )
    {
        tasks[i] = Task.Run(() => new Job(state).DoTheJob());//启动20个任务,同时对数据进行修改
    }

    for (int i = 0; i < numTasks; i  )
    {
        tasks[i].Wait();//等待所有任务结束
    }

    Console.WriteLine("summarized {0}", state.State);//预想应该输出:summarized 1000000
}

  实际上的出口与预期输出并不相符,每一趟运营的输出结果都区别,但并未有八个是不利的。借使将线程数量削减,那么拿到正确值的次数会大增,但亦非历次都没有错。

  使用lock关键字,可以达成多少个线程访谈同一个数量时的一块难点。lock语句表示等待钦赐对象的锁定,该对象只可以时引用类型。举行锁定后——只锁定了叁个线程,就运转lock语句块中的代码,在lock块最终接触锁定,以便另一个线程能够锁定该目的。

lock(obj)
{
    //执行代码
}
//锁定静态成员,可以所以其类型(object)
lock(typeof(StaticCalss))
{
    //执行代码
}

  所以改进上述的代码,使用SyncRoot形式。可是,尽管是对品质的拜谒实行锁定:

public class SharedState
{
    private object syncRoot = new object();

    private int state = 0;
    public int State
    {
        get { lock (syncRoot) return state; }
        set { lock (syncRoot) state = value; }
    }
}

  仍会冒出前边的争用情状。在措施调用get存款和储蓄器,以博得state的这段时间值,然后set存款和储蓄器给state设置新值。在调用对象的get和set存款和储蓄器时期,对象并从未锁定,另一个线程仍旧能够拿走有的时候值。最佳的点子是在不改动SharedState类的前提下,在调用方法中,将lock语句增多到十二分的地点:

public class SharedState
{
    public int State { get; set; }
}
public class Job
{
    SharedState sharedState;
    public Job(SharedState sharedState)
    {
        this.sharedState = sharedState;
    }
    public void DoTheJob()
    {
        for (int i = 0; i < 50000; i  )
        {
            lock (sharedState)
            {
                sharedState.State  = 1;
            }
        }
    }
}

  在一个地点接受lock语句并不意味着访谈对象的任何线程都在等候。必需对各类访问分享数据的线程展现选择同步功能。

  为使对state的退换作为三个原子操作,改过代码:

public class SharedState
{
    private int state = 0;
    public int State { get { return state; } }
    public int IncrementState()
    {
        lock (this)
        {
            return   state;
        }
    }
}
//外部访问
public void DoTheJob()
{
    for (int i = 0; i < 50000; i  )
    {
         sharedState.IncrementState();        
    }
}

 1 using System;
 2 using System.Text;
 3 using System.Threading;
 4 
 5 class Outputer
 6 {
 7     public void Output(string msg)
 8     {
 9         for (int i = 0; i < msg.Length; i  )
10         {
11             Console.Write(msg[i]);
12         }
13         Console.WriteLine();
14     }
15 }
16 
17 class Program
18 {
19     static void Main(string[] args)
20     {
21         Outputer outputer = new Outputer();
22         object locker = new object();
23         StringBuilder str = new StringBuilder();
24         for (int i = 0; i < 26; i  )
25         {
26             str.Append(((char)('A'   i)).ToString());
27         }
28         new Thread((msg) =>
29         {
30             while (true)
31             {
32                 outputer.Output(msg.ToString());
33             }
34         }).Start(str.ToString());
35         new Thread(() =>
36         {
37             while (true)
38             {
39                 outputer.Output("1234567890");
40             }
41         }).Start();
42     }
43 }

怀有须要等待的操作,举个例子,因为文件、数据库或互联网访问都急需一定的时刻,当时就足以运转三个新的线程,同期实现别的职分。

2、Interlocked类

  Interlocked类用于使变量的精简语句原子化。i 并非线程安全的,它事关八个步骤:取值、自增、存值。那一个操作大概被线程调治器打断。Interlocked类提供了以线程安全的法子依次增加、依次减少、交换和读取值的办法。Interlocked类只好用来轻松的联手难点,并且超级快。由此,上边的IncrementState()方法的代码能够改为:return Interlocked.Increment(ref state);

三十二线程间应尽量防止同步难点,最棒不要线程间分享数据。假使必供给分享数据,就需求运用同步才能,确认保障三次独有三个线程访谈和转移分享状态。

运转结果:

线程是程序中单独的指令流。

3、Monitor类

  lcok语句最后会有C#编写翻译器深入分析为运用Monitor类。

lock(obj)
{
    //执行代码
}

  轻松的lock(obj)语句会被深入分析为调用Enter()方法,该方法会一贯等待,直到线程锁定目的。二次唯有三个线程能锁定目的,只要打消锁定,线程就足以进去同步阶段。Monitor类的Exit()方法消除锁定。编写翻译器把Exit()方法放在try块的finally中,无论是还是不是抛出十分,都将要语句块运营末尾消逝锁定。

Monitor.Enter(obj);
try
{
    //执行代码
}
finally
{
    Monitor.Exit(obj);
}

  相对于lock语句,Mpnitor类能够设置一个等候被锁定的超时值。那样就不会无有效期的等候锁定,若是等待锁准时期抢先规依时期,则赶回false,表示未被锁定,线程不再等待,实施其它操作。可能未来,该线程会再一次尝试得到锁定:

bool lockTaken = false;
Monitor.TryEnter(obj,500, ref lockTaken);//在500ms内,是否锁定了对象
if (lockTaken)
{
    try
    {
        //执行代码
    }
    finally
    {
        Monitor.Exit(obj);
    }
}
else
{
    //未获得锁定,执行代码
}

   倘使根据对象的锁定目的(Monitor卡塔尔国的系统开荒由于废品回笼而过高,能够行使SpinLock结构。,SpinLock结构适用于:有雅量的锁定,而且锁按期期总是丰硕短的情事。应防止采纳五个SpinLock结构,也决不调用任何只怕过不去的内容。

一::lock语句

图片 1

 

lock语句事设置锁定和接触锁定的风度翩翩种轻松方法。其语法特简单:

2、要幸免该难题,能够利用lock语句锁定分享的指标。

(二)Paraller类

            lock (obj)
            {
                // 需要发生同步的代码区
            }
 1 using System;
 2 using System.Text;
 3 using System.Threading;
 4 
 5 class Outputer
 6 {
 7     public void Output(string msg)
 8     {
 9         for (int i = 0; i < msg.Length; i  )
10         {
11             Console.Write(msg[i]);
12         }
13         Console.WriteLine();
14     }
15 }
16 
17 class Program
18 {
19     static void Main(string[] args)
20     {
21         Outputer outputer = new Outputer();
22         object locker = new object();
23         StringBuilder str = new StringBuilder();
24         for (int i = 0; i < 26; i  )
25         {
26             str.Append(((char)('A'   i)).ToString());
27         }
28         new Thread((msg) =>
29         {
30             while (true)
31             {
32                 lock (locker)
33                 {
34                     outputer.Output(msg.ToString());
35                 }
36             }
37         }).Start(str.ToString());
38         new Thread(() =>
39         {
40             while (true)
41             {
42                 lock (locker)
43                 {
44                     outputer.Output("1234567890");
45                 }
46             }
47         }).Start();
48     }
49 }

Paraller类是对线程的二个很好的虚幻,该类位于System.Threading.Tasks名称空间中,提供了数量和任务并行性。

将分享数据的操作代码,放在上述的“{...}”区域内。锁定的对象(obj卡塔 尔(阿拉伯语:قطر‎必得是援用类型,假如锁定二个值类型,实际是锁定了它的一个别本,并从未落到实处锁定功效。

运作结果:

Paraller.For()和Paraller.ForEach()方法在历次迭代中调用相仿的代码,二Parallel.Invoke()方法允许相同的时候调用不一致的点子。Paraller.Invoke用于职责并行性,而Parallel.ForEach用于数据并行性。

貌似地,被锁定目的急需被创立为 私有 只读 援引类型:

图片 2

 

        private readonly object obj = new object();

3、也得以将分享对象设置为线程安全的靶子。

1、Parallel.For()方法循环

二::Interlocked类

 1 using System;
 2 using System.Text;
 3 using System.Threading;
 4 
 5 class Outputer
 6 {
 7     public void Output(string msg)
 8     {
 9         lock (this)
10         {
11             for (int i = 0; i < msg.Length; i  )
12             {
13                 Console.Write(msg[i]);
14             }
15             Console.WriteLine();
16         }
17     }
18 }
19 
20 class Program
21 {
22     static void Main(string[] args)
23     {
24         Outputer outputer = new Outputer();
25         object locker = new object();
26         StringBuilder str = new StringBuilder();
27         for (int i = 0; i < 26; i  )
28         {
29             str.Append(((char)('A'   i)).ToString());
30         }
31         new Thread((msg) =>
32         {
33             while (true)
34             {
35                 outputer.Output(msg.ToString());
36             }
37         }).Start(str.ToString());
38         new Thread(() =>
39         {
40             while (true)
41             {
42                 outputer.Output("1234567890");
43             }
44         }).Start();
45     }
46 }
ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10, i =>
{
    Console.WriteLine("当前迭代顺序:"   i);
    Thread.Sleep(10);//线程等待
});

Interlocked类用于使变量的回顾语句原子化。它提供了以线程安全的艺术依次增加、依次减少、交换和读取值的方法。

4、过多的锁定会促成死锁。所谓死锁即是至稀少五个线程被挂起,相互等待对方解锁,以致于线程Infiniti等待下去。

在For()方法中,前三个参数定义了巡回的开始和完工,第八个参数是一个Action<int>委托,参数是循环迭代的次数。

        private int stateFlag = 0;

        public int IncrementState
        {
            //get
            //{
            //    lock (this)
            //    {
            //        stateFlag  ;
            //        return stateFlag;
            //    }
            //}

            get
            {
                return Interlocked.Increment(ref stateFlag); // using System.Threading;

                //Interlocked.Decrement(ref V0);
                //Interlocked.Exchange(ref V1, ref V2);
                //Interlocked.Read(ref V0);
            }
        }
 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 
 4 class DeadLocker
 5 {
 6     object locker1 = new object();
 7     object locker2 = new object();
 8 
 9     public void Method1()
10     {
11         while (true)
12         {
13             lock (locker1)
14             {
15                 lock (locker2)
16                 {
17                     Console.WriteLine("First lock1, and then lock2");
18                 }
19             }
20         }
21     }
22 
23     public void Method2()
24     {
25         while (true)
26         {
27             lock (locker2)
28             {
29                 lock (locker1)
30                 {
31                     Console.WriteLine("First lock2, and then lock1");
32                 }
33             }
34         }
35     }
36 }
37 
38 class Program
39 {
40     static void Main(string[] args)
41     {
42         DeadLocker dl = new DeadLocker();
43         new Thread(dl.Method1).Start();
44         new Thread(dl.Method2).Start();
45     }
46 }

Parallel类只等待它成立的任务,而不等待别的后台活动。

三::Monitor类

运作结果:

Parallel.For()方法能够提前终止:

与lock相似,C#的lock语句被编写翻译器拆解解析为利用Monitor类。锁定开首相当于Monitor.Enter(obj) 方法,该方法会一贯等候,直到线程被对象锁定。肃清锁定后线程踏入同步阶段,使用 Monitor.Exit(obj)方法杀绝锁定,编译器将它与try块的finally结合。方法一中的代码,也正是:

图片 3

var result = Parallel.For(10, 40, async (int i, ParallelLoopState pls) =>
 {
     Console.WriteLine("迭代序号:{0}, 任务: {1}, 线程: {2}", i, Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     await Task.Delay(10);
     if (i > 15)
     {
         pls.Break();
     }
 });
Console.WriteLine("循环完成状态:"   result.IsCompleted);
Console.WriteLine("Break索引:"   result.LowestBreakIteration);
            Monitor.Enter(obj);
            try
            {
                // 需要发生同步的代码区
            }
            finally
            {
                Monitor.Exit(obj);
            }

5、同步难题和争用条件以致死锁相关,要防止同步难点,最佳就绝不在线程之间分享数据。假使要分享数据就必需使用同步技巧,确认保证三回唯有多个线程访问和校正分享状态。在C#中,lock语句是安装锁定和打消锁定的意气风发种简易方法。编写翻译器将其编写翻译为IL后,会被编写翻译成了调用Monitor类的Enter和Exit方法。

急需小心的是,Break()方法仅是报告循环在适宜的时候退出当前迭代之外的迭代。

与lock语句相比较,Monitor类的帮助和益处在于:能够拉长叁个守候北锁定的超时值。那样就不会Infiniti时等待被锁定,而得以接受TryEnter() 方法,给多个过期参数。

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 
 4 class Program
 5 {
 6     static void Main(string[] args)
 7     {
 8     }
 9 
10     void Method()
11     {
12         lock (typeof(Program))
13         {
14         }
15     }
16 }

Parallel.For()还足以对线程进行开头化和退出时拟定办法:

            bool lockTaken = false;
            Monitor.TryEnter(obj, 500, ref lockTaken);
            if (lockTaken)
            {
                try
                {
                    // acquired the lock
                    // synchronized region for obj
                }
                finally
                {
                    Monitor.Exit(obj);
                }
            }
            else
            {
                // didn't get the lock,do something else
            }

编译结果:

Parallel.For<string>(10,25,()=> {
    Console.WriteLine("初始线程{0},任务{1}",Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,Task.CurrentId);
    return string.Format("线程Id"  Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
},
(i,pls,str1)=> {
    Console.WriteLine("迭代顺序:【{0}】,线程初始化返回值:【{1}】,线程Id:【{2}】,任务Id:【{3}】",i,str1, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Task.CurrentId);
    Thread.Sleep(10);
    return string.Format("迭代顺序:" i);
},
(str1)=> {
    Console.WriteLine("线程主体返回值:{0}",str1);
});

假如obj被锁定,TryEnter() 方法就能够把 bool 型引用参数 lockTaken 设置为 true,并伙同地探问由 obj 锁定的事态。假设另一线程 锁定 obj 的小时超过500 微秒,Try Enter() 方法就把变量 lockTaken 设为 false ,线程不再等待,而是用来实行此外操作。恐怕在今后,该线程会尝试再一次被锁定。

图片 4

除了那一个之外循环发轫与结束的内定,第多个是对迭代调用的每一个线程进行管理,第多个是迭代的格局主体,第多少个是迭代达成时对线程的管理。

 四::SpinLock结构

6、争用规范化的另三个例子。

 

它是五个结构体(struct卡塔尔国,用法极近似于Monitor类。得到锁用 Enter()或TryEnter() 方法,释放锁用 Exit() 方法。它还提供了质量 IsHeld 和 IsHeldByCurrentThred ,钦定当前是否被锁定。

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 
 5 class SharedState
 6 {
 7     public int State { get; set; }
 8 }
 9 
10 class Worker
11 {
12     SharedState state;
13 
14     public Worker(SharedState state)
15     {
16         this.state = state;
17     }
18 
19     public void DoJob()
20     {
21         for (int i = 0; i < 500; i  )
22         {
23             state.State  = 1;
24         }
25     }
26 }
27 
28 class Program
29 {
30     static void Main(string[] args)
31     {
32         int numTasks = 20;
33         var state = new SharedState();
34         var tasks = new Task[numTasks];
35         for (int i = 0; i < numTasks; i  )
36         {
37             tasks[i] = new Task(new Worker(state).DoJob);
38             tasks[i].Start();
39         }
40         for (int i = 0; i < numTasks; i  )
41         {
42             tasks[i].Wait(); //使20个任务全部处于等待状态,直到所有任务都执行完毕为止
43         }
44         Console.WriteLine("Summarized {0}", state.State);
45     }
46 }

2、使用Paralle.ForEach()方法循环

        SpinLock mSpinLock = new SpinLock(); // 最好只是用一个 SpinLock

        public void fun1()
        {
            // .....

            bool lockTaken = false;
            mSpinLock.Enter(ref lockTaken);
            try
            {
                // synchronized region
            }
            finally
            {
                mSpinLock.Exit();
            }

            // ...
        }
        public void fun2()
        {
            // .....

            bool lockTaken = false;
            mSpinLock.TryEnter(500, ref lockTaken);
            if (lockTaken)
            {
                try
                {
                    // synchronized region
                }
                finally
                {
                    mSpinLock.Exit();
                }
            }
            else
            {
                // didn't get the lock,do something else
            }

            // ...
        }

运维结果:

string[] data = { "a", "b", "c", "d", "e", "f", "g", "h", "i", "j", "k" };
Parallel.ForEach(data, (s, pls, l) =>
{
    Console.WriteLine(s   " "   l);//s是当前循环的项的值,pls是ParallelLoopState类型,l是当前迭代的顺序
});

SpinLock结构体是 .Net 4 新扩展。它适用于:有多量的锁,且锁准时间都十分短。程序需要制止采取八个SpinLock 结构,也决不调用任何大概过不去的内容。

图片 5

 

五::WaitHandle 基类

从地点结果看出,18个任务分别对分享的数量拉长后,打字与印刷其结果。每一个任务实行500次,共21个职责,理想的结果是10000,可是事实并不是那样。事实是每一遍运转的结果都不可比量齐观,且尚未叁个结果是准确的。使用lock语句时要留意的是传递的锁对象必得是引用对象,若对值对象使用lock语句,C#编写翻译器会报错。

3、通过Parallel.Invoke()方法调用三个方式

WaitHandle是四个架空中基地类,用于等待三个时域信号的安装。可以等待差异的实信号,因为WaitHandle是三个基类,可以从当中派生一些类。

7、将上述代码改写为如下的SyncRoot方式,然则不可能打字与印刷输出理想结果的10000。

Parallel.Invoke()方法运营传递二个Action委托数组,在内部能够钦定要求互相运行的法门。

        public delegate int TakesAWhileDelegate(int data, int ms); // 声明委托
        public void Main()
        {
            TakesAWhileDelegate vTAwdl = TakesAWhile;
            IAsyncResult vAr = vTAwdl.BeginInvoke(1, 3000, null, null);
            while(true)
            {
                Console.Write(".");
                if (vAr.AsyncWaitHandle.WaitOne(300, false)) // 等待 vAr.AsyncWaitHandle 收到信号(超时300毫秒)
                {
                    Console.WriteLine("Can get the result now.");
                    break;
                }
            }
            int result = vTAwdl.EndInvoke(vAr);
            Console.WriteLine("Result:{0}", result);

            Console.Read();
        }

        int TakesAWhile(int data, int ms) 
        {
            Console.WriteLine("TakesAWhile started");
            Thread.Sleep(ms);
            Console.WriteLine("TakesAWhile completed");
            return   data;
        }
 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 
 5 class SharedState
 6 {
 7     public int State { get; set; }
 8 }
 9 
10 class Worker
11 {
12     SharedState state;
13 
14     public Worker()
15     {
16         this.state = new SharedState();    
17     }
18 
19     public Worker(SharedState state)
20     {
21         this.state = state;
22     }
23 
24     public static Worker Synchronized(Worker worker)
25     {
26         if (!worker.IsSynchronized)
27         {
28             return new SynchronizedWorker(worker);
29         }
30         return worker;
31     }
32 
33     public virtual void DoJob()
34     {
35         for (int i = 0; i < 500; i  )
36         {
37             state.State  = 1;
38         }
39     }
40 
41     public virtual bool IsSynchronized
42     {
43         get { return false; }
44     }
45 
46     private class SynchronizedWorker : Worker
47     {
48         object locker = new object();
49         Worker worker;
50 
51         public SynchronizedWorker(Worker worker)
52         {
53             this.worker = worker;
54         }
55 
56         public override bool IsSynchronized
57         {
58             get { return true; }
59         }
60 
61         public override void DoJob()
62         {
63             lock (locker)
64             {
65                 worker.DoJob();
66             }
67         }
68     }
69 }
70 
71 class Program
72 {
73     static void Main(string[] args)
74     {
75         int numTasks = 20;
76         var state = new SharedState();
77         var tasks = new Task[numTasks];
78         for (int i = 0; i < numTasks; i  )
79         {
80             Worker worker = Worker.Synchronized(new Worker(state));
81             tasks[i] = new Task(worker.DoJob);
82             tasks[i].Start();
83         }
84         for (int i = 0; i < numTasks; i  )
85         {
86             tasks[i].Wait(); //使20个任务全部处于等待状态,直到所有任务都执行完毕为止
87         }
88         Console.WriteLine("Summarized {0}", state.State);
89     }
90 }
 1 static void Main(string[] args)
 2 {
 3     Parallel.Invoke(Say1, Say2, Say3, Say4, Say5);
 4     Console.WriteLine("---------");
 5     Say1();
 6     Say2();
 7     Say3();
 8     Say4();
 9     Say5();
10  
11     Console.ReadKey();
12 }
13 static void Say1()
14 {
15     Thread.Sleep(100);
16     Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss ffff")   "1");
17 }
18 static void Say2()
19 {
20     Thread.Sleep(100);
21     Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss ffff")   "2");
22 }
23 static void Say3()
24 {
25     Thread.Sleep(100);
26     Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss ffff")   "3");
27 }
28 static void Say4()
29 {
30     Thread.Sleep(100);
31     Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss ffff")   "4");
32 }
33 static void Say5()
34 {
35     Thread.Sleep(100);
36     Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss ffff")   "5");
37 }

图片 6

将SharedState类也改写为SyncRoot形式,依然极其,不知底从头到尾的经过。

 

上述实例代码,使用”异步委托", BeginInvoke() 方法重临三个完结了 IAsycResult接口的目标。使用 IAsycResult 接口,可以用AsycResult属性访谈WaitHandle 基类。在调用WaitOne()方法时,线程等待叁个与等待句柄相关的时域信号。

 1 class SharedState
 2 {
 3     object locker = new object();
 4 
 5     int state;
 6 
 7     public int State
 8     {
 9         get
10         {
11             lock (locker)
12             {
13                 return this.state;
14             }
15         }
16         set
17         {
18             lock (locker)
19             {
20                 this.state = value;
21             }
22         }
23     }
24 }

 

使用 WaitHandle 类能够等待叁个信号现身(WaitOne()方法卡塔尔国、等待必需发出复信号的多少个对象(WaitAll()方法卡塔尔国、恐怕等待多少个指标中的三个(WaitAny()方法卡塔尔。后两个事WaitHandle类的静态方法,选择一个WaitHandle参数数组。

最简易且保证的不二秘籍是在DoJob方法中,将lock语句增多到符合的地点。

(三)任务

六::Mutex类

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 
 5 class SharedState
 6 {
 7     public int State { get; set; }
 8 }
 9 
10 class Worker
11 {
12     SharedState state;
13 
14     public Worker(SharedState state)
15     {
16         this.state = state;
17     }
18 
19     public void DoJob()
20     {
21         for (int i = 0; i < 500; i  )
22         {
23             // 最简单可靠的办法是在适合的地方添加lock语句
24             lock (state)
25             {
26                 state.State  = 1;
27             }
28         }
29     }
30 }
31 
32 class Program
33 {
34     static void Main(string[] args)
35     {
36         int numTasks = 20;
37         var state = new SharedState();
38         var tasks = new Task[numTasks];
39         for (int i = 0; i < numTasks; i  )
40         {
41             tasks[i] = new Task(new Worker(state).DoJob);
42             tasks[i].Start();
43         }
44         for (int i = 0; i < numTasks; i  )
45         {
46             tasks[i].Wait(); //使20个任务全部处于等待状态,直到所有任务都执行完毕为止
47         }
48         Console.WriteLine("Summarized {0}", state.State);
49     }
50 }

为了更加好的垄断并行动作,能够行使System.Threading.Tasks名称空间中的Task类。

Mutex(mutual exclusion,互斥卡塔 尔(阿拉伯语:قطر‎是 .NET Framework中提供跨多少个进程一齐访谈的一个类。所以,它常被用来“程序单生龙活虎运行调控”。

恐怕也足以如下重写DoJob方法。

 

        /// <summary>
        /// 单一进程 检查,如果已经运行一个进程,返回false,表示检查不通过。否则返回true。
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private bool RunOnceCheck()
        {
            bool vExist;
            Mutex nMutex = new Mutex(false, "SingletonWinAppMutex", out vExist);
            if (!vExist)
            {
                // 表示已经启动一个了,应退出当前启动
                return false;
            }
            return true;
        }
 1 public void DoJob()
 2 {
 3     // 最简单可靠的办法是在适合的地方添加lock语句
 4     lock (state)
 5     {
 6         for (int i = 0; i < 500; i  )
 7         {
 8             state.State  = 1;
 9         }
10     }
11 }

1、运转任务

它那个周边于Monitor类,因为他们都唯有贰个线程能有所锁定。只有三个线程能获得互斥锁定,访问受排挤爱戴的一块儿代码区域。Mutex派生自基类WaitHandle,因而得以接收WaitOne()方法赢得互斥锁定,在该进程中变为该互斥的具备者。调用 ReleaseMutex()方法,释放互斥。

介意:在一个地点使用lock语句并不意味着,访问对象的别样线程都正在等候。必得对各种访谈分享状态的线程突显地行使同步效能。

(1卡塔 尔(英语:State of Qatar)使用线程池的任务

            bool createdNew;
            Mutex mutex = new Mutex(false, "ProCSharpMutex", out createdNew);

            if (mutex.WaitOne())
            {
                try
                {
                    // synchronized region
                }
                finally
                {
                    mutex.ReleaseMutex();
                }
            }
            else
            {
                // some problem happened while waiting
            }

8、Interlocked类是一个静态类型,用于使轻易的言语原子化,举例,i 不是线程安全的,它的操作富含:从内部存款和储蓄器中获取三个值,给该值依次增加1,再将它存款和储蓄回内部存款和储蓄器。全体这个操作都有望被线程调节和测量检验器打断。

 1 private static readonly object locker = new object();
 2 static void Main(string[] args)
 3 {
 4     var tf = new TaskFactory();
 5     Task t1 = tf.StartNew(TaskMethod, "使用TaskFactory");
 6  
 7     Task t2 = Task.Factory.StartNew(TaskMethod, "使用Task.Factory");
 8  
 9     var t3 = new Task(TaskMethod, "使用Task构造函数并启动");
10     t3.Start();
11  
12     Task t4 = Task.Run(() => { TaskMethod("运行"); });
13  
14     Console.ReadKey();
15 }
16 static void TaskMethod(object title)
17 {
18     lock (locker)
19     {
20         Console.WriteLine(title);
21         Console.WriteLine("任务Id:{0},线程Id:{1}", Task.CurrentId == null ? "no Task" : Task.CurrentId.ToString(), Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
22         Console.WriteLine("是否为线程池线程:{0}", Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
23         Console.WriteLine("是否为后台线程:{0}",Thread.CurrentThread.IsBackground);
24         Console.WriteLine();
25     }
26 }

七::Semaphore类

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 
 5 class SharedState
 6 {
 7     private int state;
 8     public int State
 9     {
10         get { return this.state; }
11         set { this.state = value; }
12     }
13 
14     public void Increment()
15     {
16         Interlocked.Increment(ref state); //替代this.state  ;并且是线程安全的
17     }
18 }
19 
20 class Worker
21 {
22     SharedState state;
23 
24     public Worker(SharedState state)
25     {
26         this.state = state;
27     }
28 
29     public void DoJob()
30     {
31         for (int i = 0; i < 500; i  )
32         {
33             state.Increment();
34         }
35     }
36 }
37 
38 class Program
39 {
40     static void Main(string[] args)
41     {
42         int numTasks = 20;
43         var state = new SharedState();
44         var tasks = new Task[numTasks];
45         for (int i = 0; i < numTasks; i  )
46         {
47             tasks[i] = new Task(new Worker(state).DoJob);
48             tasks[i].Start();
49         }
50         for (int i = 0; i < numTasks; i  )
51         {
52             tasks[i].Wait(); //使20个任务全部处于等待状态,直到所有任务都执行完毕为止
53         }
54         Console.WriteLine("Summarized {0}", state.State);
55     }
56 }

 

 塞马phore特别接近于互斥,其分别在于Semaphore能够同期由几个线程使用。它是意气风发种计数互斥锁定,能够定义允许同期做客受其锁定珍重的能源的线程个数。它适用于:有不菲可用能源,且只同意一定数额的线程访问该财富。

 

(2卡塔 尔(阿拉伯语:قطر‎同步职务

八::Events类

职务不自然要使用线程池中的线程,也得以利用任何线程。

它是生机勃勃种能够在系统范围内联独财富的办法。

TaskMethod("主线程调用");
var t1 = new Task(TaskMethod,"同步运行");
t1.RunSynchronously();

九::Barrier类

 

它可怜适用于其安徽中华南理哲高校程公司作有许七个任务分支且之后又要求联合职业的动静。

(3卡塔尔国使用单独线程的职分

十::ReaderWriterLockSlim类

大器晚成旦职分的代码应该长日子运作,就相应接收TaskCreationOptions.LongRunning告诉职务调解器创立二个新线程,并不是使用线程池中的线程。

为了使锁定机制允许锁定八个读取器(并非一个写入器卡塔尔国访问有个别财富,能够选择此类。它提供了叁个锁定成效,若无写入器锁定财富,就允许八个读取器访问能源,但一定要有叁个写入器锁定该财富。

var t1 = new Task(TaskMethod, "长时间运行任务", TaskCreationOptions.LongRunning);
t1.Start();

 

 

 

2、Future——任务的结果

 

职务达成时,它可以把后生可畏都部队分管用的情景音信写到分享对象中,这几个分享对象必须是线程安全的。另三个筛选是接受重返有个别结果的天职,如Future它是Task类的叁个泛型版本,使用那么些类时,能够定义职分回到的结果的类型。

var t1 = new Task<Tuple<int, int>>(TaskWithResult, Tuple.Create<int, int>(10, 5));
t1.Start();
Console.WriteLine(t1.Result);
t1.Wait();
Console.WriteLine("任务结果:{0} {1}",t1.Result.Item1, t1.Result.Item2);

 

3、接二连三的天职

经过职务,能够钦赐在职分成功后,应初叶运维另七个特定义务。

Task t1 = new Task(DoOnFirst);
t1.Start();
Task t2 = t1.ContinueWith(DoOnSecond);
Task t3 = t1.ContinueWith(DoOnSecond);
Task t4 = t2.ContinueWith(DoOnSecond);
Task t5 = t3.ContinueWith(DoOnSecond, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);//第二个参数指t3在失败的情况下运行t5

 

4、职分等级次序结构

职责也得以整合一个档案的次序结构。一个职务运行二个新职分时,就运营了多个父/子等级次序结构。

 1 static void Main(string[] args)
 2 {
 3     var parent = new Task(ParentTask);
 4     parent.Start();
 5     Thread.Sleep(2000);
 6     Console.WriteLine(parent.Status);
 7     Thread.Sleep(4000);
 8     Console.WriteLine(parent.Status);
 9     Console.ReadKey();
10 }
11 static void ParentTask()
12 {
13     Console.WriteLine("任务Id:" Task.CurrentId);
14     var child = new Task(ChildTask);
15     child.Start();
16     Thread.Sleep(1000);
17     Console.WriteLine("父级子任务已开始运行");
18 }
19 static void ChildTask()
20 {
21     Console.WriteLine("子任务开始");
22     Thread.Sleep(5000);
23     Console.WriteLine("子任务结束");
24 }

 

 

(四卡塔尔撤除架构

.NET4.5满含一个裁撤架构,允许以规范措施收回长日子运作的天职。撤除框架结构基于合营行为,它不是威迫的。长日子运作的职分会检查它是否被撤回,并赶回调整权。扶持打消的不二等秘书籍接收三个CancellationToken参谋。

 

1、Parallel.For()方法的废除

 1 var cts = new CancellationTokenSource();
 2 cts.Token.Register(() => Console.WriteLine("*** token canceled"));
 3 
 4  
 5 //在500毫秒以后发送取消指令
 6 cts.CancelAfter(500);
 7 try
 8 {
 9     var result = Parallel.For(0, 100, new ParallelOptions() { CancellationToken = cts.Token, }, x =>
10     {
11         Console.WriteLine("{0}次循环开始", x)
12         int sum = 0;
13         for (int i = 0; i < 100; i  )
14         {
15             Thread.Sleep(2);
16             sum  = i;
17         }
18         Console.WriteLine("{0}次循环结束", x);
19     });
20 }
21 catch (OperationCanceledException ex)
22 {
23     Console.WriteLine(ex.Message);
24 }

使用.NET4.5中的一个新办法CancelAfter,在500皮秒后收回标志。在For()循环的得以完结代码内部,Parallel类验证CanceledToken的结果,并吊销操作。生龙活虎旦撤除操作,For()方法就抛出二个OperationCanceledException类型的那多少个。

 

2、义务的吊销

生机勃勃律的撤除方式也足以用来职责。

 1 var cts = new CancellationTokenSource();
 2 cts.Token.Register(() => Console.WriteLine("*** token canceled"));
 3 
 4 //在500毫秒以后发送取消指令
 5 cts.CancelAfter(500);
 6  
 7 Task t1 = Task.Run(()=> {
 8     Console.WriteLine("任务进行中...");
 9     for (int i = 0; i < 20; i  )
10     {
11         Thread.Sleep(100);
12         CancellationToken token = cts.Token;
13         if (token.IsCancellationRequested)
14         {
15             Console.WriteLine("已发送取消请求,取消请求来自当前任务");
16             token.ThrowIfCancellationRequested();
17             break;
18         }
19         Console.WriteLine("循环中...");
20     }
21     Console.WriteLine("任务结束没有取消");
22 });
23 try
24 {
25     t1.Wait();
26 }
27 catch (AggregateException ex)
28 {
29     Console.WriteLine("异常:{0}, {1}",ex.GetType().Name,ex.Message);
30     foreach (var innerException in ex.InnerExceptions)
31     {
32         Console.WriteLine("异常:{0}, {1}", ex.InnerException.GetType().Name, ex.InnerException.Message);
33     }
34 }

 

 

(五)线程池

int nWorkerThreads;
int nCompletionPortThreads;
ThreadPool.GetMaxThreads(out nWorkerThreads, out nCompletionPortThreads);
Console.WriteLine("线程池中辅助线程的最大数目:{0}, 线程池中异步 I/O 线程的最大数目:{1}",nWorkerThreads,nCompletionPortThreads);
for (int i = 0; i < 5; i  )
{
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(JobForAThread);
}
Thread.Sleep(3000);

亟待小心的是:线程池中的全数线程都是后台线程,不可设置线程优先级、名称,随着前台线程的截止而截至,只适用于短时间职责。

 

(六)Thread类

此类允许创造前台线程,以至安装线程的预先级。

 

1、给线程传递数据

static void Main(string[] args)
{
    var t2 = new Thread(ThreadMainWithParameter);
    t2.Start("参数字符串");

    Console.ReadKey();
}
static void ThreadMainWithParameter(object message)
{
    Console.WriteLine("运行主线程,接受参数:"   message.ToString());
}

风姿洒脱旦利用了ParameterizedThreadStart委托,线程的入口点必得有二个object类型的参数,且重返类型为void。

 

2、后台线程

设若有二个前台线程在运维,应用程序的历程就在运转。假设多个前台线程在运作,而Main()方法截止了,应用程序的进度就仍是激活的,直到全数前台线程完毕其任务实现。

私下认可处境下,用Thread类创立的线程是前台线程,线程池中的线程是后台线程。Thread类创设线程时,能够设置IsBackground属性来规定创建前台依然后台线程。

static void Main(string[] args)
{
    var t1 = new Thread(ThreadMain) { Name = "MyNewThread", IsBackground = false };
    t1.Start();
    Console.WriteLine("主线程现在结束");
    Console.ReadKey();
}


private static void ThreadMain()
{
    Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name "线程开始运行");
    Thread.Sleep(3000);
    Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name "线程结束");
}

在经过Thread类创立线程的时候,设置IsBackground属性为false,也正是成立三个前台线程。这种气象下在主线程停止时,t1不会终结。但万风流倜傥将IsBackground设置为true,则会趁着主线程的终结而得了。

 

3、线程的预先级

给线程内定优先级,就足以影响系统对线程的调解顺序。在Thread类中,能够安装Priority属性,以震慑线程的着力优先级。

 

4、调节线程

读取Tread的ThreadState属性,能够收获线程的意况。

Thread的Start()方法创设线程,线程状态为UnStarted;

线程调治器采用运营后,线程转台改动为Running;

Thread.Sleep()方法会使线程处于WaitSleepJoin;

Thread类的Abort()方法,触发ThreadAbortException类型的可怜,线程状态会成为AbortedRequested,如果未有重新初始化终止则改为Aborted;

Thread.ResetAbort()方法能够让线程在触发ThreadAbortException极度后持续运维;

Thread类的Join()会停下当前线程,等待步入的线程实现收尾,当时线程状态为WaitSleepJoin。

 

 

(七卡塔尔国线程难题

1、争用标准

风度翩翩经八个或三个线程访谈同一的对象,况且对共享状态的探望尚未同步,就能够产出争用标准化。要防止该问题,能够锁定分享对象。那足以因此lock语句锁定在线程中国共产党享的state变量。

private static readonly object locker = new object();

public void ChnageI(int i)
{
    lock (locker)
    {
        if (i == 0)
        {
            i  ;
            Console.WriteLine(i == 1);
        }
        i = 0;
    }
}

 

2、死锁

鉴于三个线程都在等待对方,就涌出了死锁,线程将有线等待下去。为了制止这些难题,能够在应用程序的种类架构中,从黄金年代最早就规划好锁定的次第,也得以为锁定定义超时时间。

 

 

(八)同步

共享数据必得接收同步手艺,确定保证二次唯有多个线程访谈和校勘分享状态。可以使用lock语句、Interlocked类和Monitor类举行进程之中的合作。Mutex类、伊夫nt类、SemaphoreSlim类和ReaderWriterLockSlim类提供了多少个过程之间的线程同步。

 

1、lock语句和线程安全

lock语句是设置锁定和撤消锁定的后生可畏种简易方法。

在并未有行使lock语句的意况下,五个线程操作分享数据,最终获得的结果还没一个会不错。

 1 class Program
 2 {
 3     static void Main(string[] args)
 4     {
 5         for (int j = 0; j < 5; j  )
 6         {
 7             int numTasks = 20;
 8             var state = new SharedState();
 9             var tasks = new Task[numTasks];
10             for (int i = 0; i < numTasks; i  )
11             {
12                 tasks[i] = Task.Run(() => { new Job(state).DoTheJob(); });
13             }
14  
15             for (int i = 0; i < numTasks; i  )
16             {
17                 tasks[i].Wait();
18             }
19             Console.WriteLine("最后结果:{0}", state.State);
20         }
21         Console.ReadKey();
22     }
23 }
24 
25 public class SharedState
26 {
27     public int State { get; set; }
28 }
29 
30 public class Job
31 {
32     SharedState sharedState;
33     public Job(SharedState sharedState)
34     {
35         this.sharedState = sharedState;
36     }
37     public void DoTheJob()
38     {
39         for (int i = 0; i < 50000; i  )
40         {
41             sharedState.State  = 1;
42         }
43     }
44 }

利用lock语句,改正DoTheJob()方法,今后技能博得不错的结果。

private readonly object syncRoot = new object();

public void DoTheJob()
{
    for (int i = 0; i < 50000; i  )
    {
        lock (syncRoot)
        {
            sharedState.State  = 1;
        }
    }
}

 

2、Interlocked类

Interlocked类用于使变量的简短语句原子化。

public int State
{
    get
    {
        lock (this)
        {
            return   state;
        }
    }
}

public int State
{
    get
    {
        return Interlocked.Increment(ref state);
    }
}

使用Interlocked类能够更加快。

 

3、Monitor类

lock语句由C#编译器剖判为利用Monitor类。

lock (syncRoot)
{
    //代码
}
//C#编译器将lock语句解析为
Monitor.Enter(syncRoot);
try
{
    //代码
}
finally
{
    Monitor.Exit(syncRoot);
}

Monitor类相对于lock语句的优点是:能够透过调用TryEnter()方法增添八个等待被锁定的超时值。

bool lockTaken = false;
Monitor.TryEnter(syncRoot, 1000, ref lockTaken);
if (lockTaken)
{
    //获取锁后操作
    try
    {
        //代码
    }
    finally
    {
        Monitor.Exit(syncRoot);
    }
}
else
{
    //没有获取锁的操作
}

 

4、SpinLock结构

对立于Monitor垃圾回收导致过高的系统开垦,使用SpinLock结构就能够使得减少系统开荒。SpinLock的行使办法与Monitor极度雷同,但因为SpinLock是布局所以在把变量赋值为另三个变量会创立一个别本。

 

5、WaitHandle基类

WaitHandle是几个浮泛基类,用于等待四个数字信号的设置。能够等待分歧的复信号,因为WaitHandle是贰个基类,可以从当中派生一些类。

 

6、Mutex类

Mutex(mutual exclusion,互斥)是.NET Framework中提供跨五个线程同步访问的二个类。

在Mutex类的构造函数中,能够内定互斥是或不是最早由主调线程具有,定义互斥的称呼,获得互斥是或不是留存的新闻。

bool createdNew;
var mutex = new Mutex(false, "MyMutex", out createdNew);

系统能够辨别盛名称的排外,能够行使它来禁止应用程序运转两回。

bool createdNew;
var mutex = new Mutex(false, "MyMutex", out createdNew);
if (!createdNew)
{
    Console.WriteLine("每次只能启动一个应用程序");
    Environment.Exit(0);
}
Console.WriteLine("运行中...");

 

7、Semaphore类

复信号量是意气风发种计数的互斥锁。假诺急需约束能够访谈可用能源的线程数,非信号量就很有用。

.NET4.5为实信号量成效提供了三个类Semaphore和SemaphoreSlim。Semaphore类能够命名,使用系统范围内的能源,允许在分化进程之间联合。SemaphoreSlim类是对相当短等待时间开展了优化的轻型版本。

 1 static void Main(string[] args)
 2 {
 3     int taskCount = 6;
 4     int semaphoreCount = 3;
 5     var semaphore = new SemaphoreSlim(semaphoreCount, semaphoreCount);
 6     var tasks = new Task[taskCount];
 7 
 8  
 9     for (int i = 0; i < taskCount; i  )
10     {
11         tasks[i] = Task.Run(() =>
12         {
13             TaskMain(semaphore);
14         });
15     }
16 
17     Task.WaitAll(tasks);
18  
19     Console.WriteLine("所有任务已结束");
20     Console.ReadKey();
21 }
22 
23  
24 private static void TaskMain(SemaphoreSlim semaphore)
25 {
26     bool isCompleted = false;
27     while (!isCompleted)
28     {
29         if (semaphore.Wait(600))
30         {
31             try
32             {
33                 Console.WriteLine("任务{0}锁定了信号", Task.CurrentId);
34                 Thread.Sleep(2000);
35             }
36             finally
37             {
38                 Console.WriteLine("任务{0}释放了信号", Task.CurrentId);
39                 semaphore.Release();
40                 isCompleted = true;
41             }
42         }
43         else
44         {
45             Console.WriteLine("任务{0}超时,等待再次执行", Task.CurrentId);
46         }
47     }
48 }

 

8、Events类

与排斥和实信号量对象肖似,事件也是贰个系统范围内的财富协作方法。为了从托管代码中应用系统事件,.NET Framework在System.Threading名称空间中提供了马努alReset伊芙nt、AutoReset伊芙nt、ManualResetEventSlim和Countdown伊芙nt类。

C#中event关键字与这里的event类没有别的关系。

 

9、Barrier类

对于联合,Barrier类极度适用于个中办事有几个职务分支且之后又需求统风度翩翩工作的意况。

 

10、ReaderWriterLockSlim类

为了使锁定机制允许锁定五个读取器访问某些财富,能够应用ReaderWriterLockSlim类。

 

(九)Timer类

.NET Framework提供了多少个Timer类,用于在有个别时刻间距后调用某些方法。System.Threading.Timer、System.Timers.Timer、System.WIndows.Forms.Timer、System.Web.UI.提姆er和System.Windows.Threading.Timer。

 

(十)数据流

Parallel类、Task类和Parallel LINQ为多少并行性提供了无数扶植。不过,这个类不能够直接协助数据流的拍卖,以至相互影响转变数据。这种场馆下,使用System.Threading.Tasks.Dataflow名称空间中的相关类来拍卖。

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