线程同步各个锁,进阶体系

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八个线程同时访问共享数据时,线程同步能防止数据损坏。之所以要强调还要,是因为线程同步难题莫过于正是计时难题。

多少个线程同时访问共享数据时,线程同步能防患数据损坏。之所以要强调还要,是因为线程同步难点莫过于便是计时难点。

 1)原子操作(Interlocked):全部办法都以执行3次原子读取或一次写入操作。

  • 1.1
    简介
  • 1.2
    执行基本原子操作
  • 1.3
    使用Mutex类
  • 1.4
    使用SemaphoreSlim类
  • 1.5
    使用AutoResetEvent类
  • 1.6
    使用ManualResetEventSlim类
  • 1.7
    使用CountDownEvent类
  • 1.8
    使用Barrier类
  • 1.9
    使用ReaderWriterLockSlim类
  • 1.10
    使用SpinWait类
  • 参照书籍
  • 作者水平有限,假设不当欢迎各位批评指正!

不需求线程同步是最了不起的意况,因为线程同步一般很麻烦,涉及到线程同步锁的取得和假释,不难遗漏,而且锁会消耗质量,获取和刑释锁都须求时日,最后锁的玩法就在于1次只可以让二个线程访问数据,那么就会堵塞线程,阻塞线程就会让额外的线程爆发,阻塞越多,线程越来越多,线程过多的弊端就不谈了。

不需求线程同步是最优质的情形,因为线程同步一般很麻烦,涉及到线程同步锁的获得和释放,不难遗漏,而且锁会花费品质,获取和假释锁都急需时刻,最终锁的玩法就在于1次只可以让七个线程访问数据,那么就会阻塞线程,阻塞线程就会让额外的线程产生,阻塞越多,线程越来越多,线程过多的害处就不谈了。

  2)lock()语句:制止锁定public类型,否则实例将超出代码控制的限量,定义private对象来锁定。


故而能够幸免线程同步的话就应该去防止,尽量不要去采取静态字段那样的共享数据。

为此能够制止线程同步的话就应该去幸免,尽量不要去行使静态字段那样的共享数据。

  3)Monitor完成线程同步


类库和线程安全

类库和线程安全

    通过Monitor.Enter() 和
Monitor.Exit()完毕排它锁的获取和假释,获取之后独占能源,不容许别的线程访问。

1.1 简介

本章介绍在C#中贯彻线程同步的三种艺术。因为多个线程同时访问共享数据时,可能会造成共享数据的损坏,从而导致与预期的结果不吻合。为了解决这么些难点,所以须要用到线程同步,也被俗称为“加锁”。不过加锁相对不对提升品质,最多约等于不增不减,要促成质量不增不减还得靠高品质的同步源语(Synchronization
Primitive)。可是因为科学永远比速度更重要,所以线程同步在一些场景下是必须的。

线程同步有两种源语(Primitive)构造:用户方式(user –
mode)
根本格局(kernel –
mode)
线程同步各个锁,进阶体系。,当能源可用时间短的情形下,用户格局要优于基本形式,不过若是长日子无法获得财富,恐怕说长日子处在“自旋”,那么内核方式是相对来说好的接纳。

不过我们意在全部用户形式和水源方式的优点,我们把它叫做掺杂构造(hybrid
construct)
,它有着了二种情势的优点。

在C#中有两种线程同步的机制,经常能够依照以下依次进行精选。

  1. 一经代码能透过优化能够不开展同步,那么就毫无做一道。
  2. 行使原子性的Interlocked方法。
  3. 使用lock/Monitor类。
  4. 选择异步锁,如SemaphoreSlim.WaitAsync()
  5. 应用别的加锁机制,如ReaderWriterLockSlim、Mutex、Semaphore等。
  6. 假若系统提供了*Slim本子的异步对象,那么请采纳它,因为*Slim本子全体都是混合锁,在进入基础形式前达成了某种方式的自旋。

在一齐中,一定要专注制止死锁的发出,死锁的发出必须满意以下6个宗旨标准,所以只须要破坏任意三个尺码,就可防止生出死锁。

  1. 排他或互斥(Mutual
    exclusion):四个线程(ThreadA)独占三个能源,没有其他线程(ThreadB)能赢得相同的能源。
  2. 占据并等候(Hold and
    wait):互斥的一个线程(ThreadA)请求获取另二个线程(ThreadB)占有的能源.
  3. 不可超越(No
    preemption):七个线程(ThreadA)占有资源不能被威逼拿走(只好等待ThreadA主动释放它的资源)。
  4. 循环等待条件(Circular wait
    condition):三个或八个线程构成多个循环等待链,它们锁定四个或多少个一样的能源,各类线程都在等待链中的下二个线程占有的能源。

.net类库保险了颇具静态方法都是线程安全的,相当于说八个线程同时调用2个静态方法,不会时有爆发多少被损坏的景况。

.net类库保障了独具静态方法都以线程安全的,也正是说三个线程同时调用一个静态方法,不会时有发生多少被毁掉的状态。

    还有一个TryEnter方法,请求不到财富时不会卡住等待,能够安装超时时间,获取不到一贯回到false。

1.2 执行基本原子操作

CLEnclave保障了对那个数据类型的读写是原子性的:Boolean、Char、(S)Byte、(U)Int16、(U)Int32、(U)IntPtr和Single。可是倘使读写Int64可能会时有发生读取撕裂(torn
read)的标题,因为在三二十人操作系统中,它须要履行五遍Mov操作,不也许在2个小时内实施到位。

那正是说在本节中,就会首要的牵线System.Threading.Interlocked类提供的方式,Interlocked类中的每一种方法都以进行2回的读取以及写入操作。更加多与Interlocked类相关的资料请参考链接,戳一戳.aspx)本文不在赘述。

以身作则代码如下所示,分别选拔了三种艺术展开计数:错误计数格局、lock锁格局和Interlocked原子格局。

private static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("错误的计数");

    var c = new Counter();
    Execute(c);

    Console.WriteLine("--------------------------");


    Console.WriteLine("正确的计数 - 有锁");

    var c2 = new CounterWithLock();
    Execute(c2);

    Console.WriteLine("--------------------------");


    Console.WriteLine("正确的计数 - 无锁");

    var c3 = new CounterNoLock();
    Execute(c3);

    Console.ReadLine();
}

static void Execute(CounterBase c)
{
    // 统计耗时
    var sw = new Stopwatch();
    sw.Start();

    var t1 = new Thread(() => TestCounter(c));
    var t2 = new Thread(() => TestCounter(c));
    var t3 = new Thread(() => TestCounter(c));
    t1.Start();
    t2.Start();
    t3.Start();
    t1.Join();
    t2.Join();
    t3.Join();

    sw.Stop();
    Console.WriteLine($"Total count: {c.Count} Time:{sw.ElapsedMilliseconds} ms");
}

static void TestCounter(CounterBase c)
{
    for (int i = 0; i < 100000; i++)
    {
        c.Increment();
        c.Decrement();
    }
}

class Counter : CounterBase
{
    public override void Increment()
    {
        _count++;
    }

    public override void Decrement()
    {
        _count--;
    }
}

class CounterNoLock : CounterBase
{
    public override void Increment()
    {
        // 使用Interlocked执行原子操作
        Interlocked.Increment(ref _count);
    }

    public override void Decrement()
    {
        Interlocked.Decrement(ref _count);
    }
}

class CounterWithLock : CounterBase
{
    private readonly object _syncRoot = new Object();

    public override void Increment()
    {
        // 使用Lock关键字 锁定私有变量
        lock (_syncRoot)
        {
            // 同步块
            Count++;
        }
    }

    public override void Decrement()
    {
        lock (_syncRoot)
        {
            Count--;
        }
    }
}


abstract class CounterBase
{
    protected int _count;

    public int Count
    {
        get
        {
            return _count;
        }
        set
        {
            _count = value;
        }
    }

    public abstract void Increment();

    public abstract void Decrement();
}

运转结果如下所示,与预期结果基本相符。

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并不可能保障全体实例方法线程安全。因为一般情状下实例制造后唯有创造的线程能访问到,除非后来将实例的引用传给了3个静态变量,也许将引用传给了线程池的队列大概任务,那么此时说不定就要考虑用线程同步了。

并不可能担保全体实例方法线程安全。因为相似意况下实例成立后唯有创制的线程能访问到,除非后来将实例的引用传给了三个静态变量,或然将引用传给了线程池的行列只怕职分,那么此时大概就要考虑用线程同步了。

  4)ReaderWriterLock

1.3 使用Mutex类

System.Threading.Mutex在概念上和System.Threading.Monitor大致如出一辙,可是Mutex一同对文本或许其余跨进程的财富拓展访问,也正是说Mutex是可跨进度的。因为其特点,它的2个用处是限量应用程序无法而且运行五个实例。

Mutex对象支持递归,也正是说同二个线程可反复获取同三个锁,这在末端演示代码中可观看到。由于Mutex的基类System.Theading.WaitHandle实现了IDisposable接口,所以当不必要在利用它时要留心进行财富的自由。更加多材料:戳一戳

示范代码如下所示,简单的言传身教了何等创设单实例的应用程序和Mutex递归获取锁的兑现。

const string MutexName = "CSharpThreadingCookbook";

static void Main(string[] args)
{
    // 使用using 及时释放资源
    using (var m = new Mutex(false, MutexName))
    {
        if (!m.WaitOne(TimeSpan.FromSeconds(5), false))
        {
            Console.WriteLine("已经有实例正在运行!");
        }
        else
        {

            Console.WriteLine("运行中...");

            // 演示递归获取锁
            Recursion();

            Console.ReadLine();
            m.ReleaseMutex();
        }
    }

    Console.ReadLine();
}

static void Recursion()
{
    using (var m = new Mutex(false, MutexName))
    {
        if (!m.WaitOne(TimeSpan.FromSeconds(2), false))
        {
            // 因为Mutex支持递归获取锁 所以永远不会执行到这里
            Console.WriteLine("递归获取锁失败!");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("递归获取锁成功!");
        }
    }
}

运作结果如下图所示,打开了七个应用程序,因为使用Mutex福衢寿车了单实例,所以第二个应用程序不可能取得锁,就会议及展览示已有实例正在运作

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Console类包括二个静态字段,类的无数措施都要取得和假释这么些指标上的锁,确认保证唯有3个线程访问控制台。

Console类包括2个静态字段,类的数不胜数主意都要博取和自由那几个指标上的锁,确定保证只有贰个线程访问控制台。

    当对财富操作读多写少的时候,为了抓好能源的利用率,让读操作锁为共享锁,多少个线程能够并发读取财富,而写操作为独占锁,只同意二个线程操作。

1.4 使用SemaphoreSlim类

SemaphoreSlim类与事先涉嫌的联合类有锁不相同,以前提到的同步类都以排斥的,也正是说只允许贰个线程实行走访能源,而SemaphoreSlim是足以允许八个访问。

在后面包车型地铁一部分有涉及,以*Slim最终的线程同步类,都以做事在混合形式下的,也正是说伊始它们都以在用户方式下”自旋”,等产生第一次竞争时,才切换来基本格局。可是SemaphoreSlim不同于Semaphore类,它不帮衬系统信号量,所以它不可能用于进度之间的同台

该类应用比较简单,演示代码演示了伍个线程竞争访问只允许几个线程同时做客的数据库,如下所示。

static void Main(string[] args)
{
    // 创建6个线程 竞争访问AccessDatabase
    for (int i = 1; i <= 6; i++)
    {
        string threadName = "线程 " + i;
        // 越后面的线程,访问时间越久 方便查看效果
        int secondsToWait = 2 + 2 * i;
        var t = new Thread(() => AccessDatabase(threadName, secondsToWait));
        t.Start();
    }

    Console.ReadLine();
}

// 同时允许4个线程访问
static SemaphoreSlim _semaphore = new SemaphoreSlim(4);

static void AccessDatabase(string name, int seconds)
{
    Console.WriteLine($"{name} 等待访问数据库.... {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.ffff")}");

    // 等待获取锁 进入临界区
    _semaphore.Wait();

    Console.WriteLine($"{name} 已获取对数据库的访问权限 {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.ffff")}");
    // Do something
    Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));

    Console.WriteLine($"{name} 访问完成... {DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.ffff")}");
    // 释放锁
    _semaphore.Release();
}

运作结果如下所示,可知前五个线程马上就收获到了锁,进入了临界区,而除此以外七个线程在等候;等有锁被假释时,才能跻身临界区。亚洲必赢官网 3

基元用户形式和水源形式结构(这一有的看不通晓能够先看看后边的用户方式和基本方式的教授,就会知晓了)

基元用户格局和基本情势结构(这一局地看不明了能够先看看后边的用户格局和水源格局的讲课,就会清楚了)

  5)事件(伊夫nt)类达成同台

1.5 使用AutoResetEvent类

AutoResetEvent叫自动重置事件,纵然名称中有事件一词,然而重置事件和C#中的委托没有别的涉及,那里的事件只是由基本维护的Boolean变量,当事件为false,那么在事件上等待的线程就卡住;事件变成true,那么阻塞解除。

在.Net中有两种此类事件,即AutoResetEvent(自动重置事件)ManualResetEvent(手动重置事件)。那两边均是行使水源方式,它的区分在于当重置事件为true时,自行重置事件它只唤醒二个打断的线程,会自动将事件重置回false,造成其余线程继续阻塞。而手动重置事件不会自行重置,必须透过代码手动重置回false

因为以上的来由,所以在成千成万稿子和书本中不引进应用AutoResetEvent(自动重置事件),因为它很不难在编辑生产者线程时发生失误,造成它的迭代次数多余消费者线程。

示范代码如下所示,该代码演示了通过AutoResetEvent兑现五个线程的交互同步。

static void Main(string[] args)
{
    var t = new Thread(() => Process(10));
    t.Start();

    Console.WriteLine("等待另一个线程完成工作!");
    // 等待工作线程通知 主线程阻塞
    _workerEvent.WaitOne();
    Console.WriteLine("第一个操作已经完成!");
    Console.WriteLine("在主线程上执行操作");
    Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(5));

    // 发送通知 工作线程继续运行
    _mainEvent.Set();
    Console.WriteLine("现在在第二个线程上运行第二个操作");

    // 等待工作线程通知 主线程阻塞
    _workerEvent.WaitOne();
    Console.WriteLine("第二次操作完成!");

    Console.ReadLine();
}

// 工作线程Event
private static AutoResetEvent _workerEvent = new AutoResetEvent(false);
// 主线程Event
private static AutoResetEvent _mainEvent = new AutoResetEvent(false);

static void Process(int seconds)
{
    Console.WriteLine("开始长时间的工作...");
    Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
    Console.WriteLine("工作完成!");

    // 发送通知 主线程继续运行
    _workerEvent.Set();
    Console.WriteLine("等待主线程完成其它工作");

    // 等待主线程通知 工作线程阻塞
    _mainEvent.WaitOne();
    Console.WriteLine("启动第二次操作...");
    Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
    Console.WriteLine("工作完成!");

    // 发送通知 主线程继续运行
    _workerEvent.Set();
}

运作结果如下图所示,与预期结果符合。

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基元是指能够在代码中运用的最简易的结构。

基元是指能够在代码中采纳的最不难易行的布局。

    事件类有两种情景,终止处境和非终止状态,终止情状时调用WaitOne能够请求成功,通过Set将时刻状态设置为平息景况。

1.6 使用ManualResetEventSlim类

ManualResetEventSlim使用和ManualResetEvent类基本一致,只是ManualResetEventSlim工作在混合形式下,而它与AutoResetEventSlim今非昔比的地点便是亟需手动重置事件,也正是调用Reset()才能将事件重置为false

以身作则代码如下,形象的将ManualResetEventSlim好比成大门,当事件为true时大门打开,线程解除阻塞;而事件为false时大门关闭,线程阻塞。

static void Main(string[] args)
        {
            var t1 = new Thread(() => TravelThroughGates("Thread 1", 5));
            var t2 = new Thread(() => TravelThroughGates("Thread 2", 6));
            var t3 = new Thread(() => TravelThroughGates("Thread 3", 12));
            t1.Start();
            t2.Start();
            t3.Start();

            // 休眠6秒钟  只有Thread 1小于 6秒钟,所以事件重置时 Thread 1 肯定能进入大门  而 Thread 2 可能可以进入大门
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(6));
            Console.WriteLine($"大门现在打开了!  时间:{DateTime.Now.ToString("mm:ss.ffff")}");
            _mainEvent.Set();

            // 休眠2秒钟 此时 Thread 2 肯定可以进入大门
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
            _mainEvent.Reset();
            Console.WriteLine($"大门现在关闭了! 时间:{DateTime.Now.ToString("mm: ss.ffff")}");

            // 休眠10秒钟 Thread 3 可以进入大门
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(10));
            Console.WriteLine($"大门现在第二次打开! 时间:{DateTime.Now.ToString("mm: ss.ffff")}");
            _mainEvent.Set();
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));

            Console.WriteLine($"大门现在关闭了! 时间:{DateTime.Now.ToString("mm: ss.ffff")}");
            _mainEvent.Reset();

            Console.ReadLine();
        }

        static void TravelThroughGates(string threadName, int seconds)
        {
            Console.WriteLine($"{threadName} 进入睡眠 时间:{DateTime.Now.ToString("mm:ss.ffff")}");
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));

            Console.WriteLine($"{threadName} 等待大门打开! 时间:{DateTime.Now.ToString("mm:ss.ffff")}");
            _mainEvent.Wait();

            Console.WriteLine($"{threadName} 进入大门! 时间:{DateTime.Now.ToString("mm:ss.ffff")}");
        }

        static ManualResetEventSlim _mainEvent = new ManualResetEventSlim(false);

运营结果如下,与预期结果符合。

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有二种基元构造:用户方式和根本形式。应尽或者利用基元用户方式协会,它们的速度鲜明大于内核方式的协会。

有三种基元构造:用户格局和基础形式。应尽可能选择基元用户情势协会,它们的速度分明高于内核方式的结构。

    1)AutoReset伊夫nt(自动重置事件)

1.7 使用CountDownEvent类

CountDownEvent类内部协会接纳了3个ManualResetEventSlim对象。那一个布局阻塞三个线程,直到它里面计数器(CurrentCount)变为0时,才解除阻塞。也等于说它并不是掣肘对曾经干枯的能源池的造访,而是唯有当计数为0时才允许访问。

此间须求注意的是,当CurrentCount变为0时,那么它就不可能被改变了。为0以后,Wait()方法的堵塞被免除。

演示代码如下所示,唯有当Signal()艺术被调用二遍后头,Wait()方法的短路才被免去。

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine($"开始两个操作  {DateTime.Now.ToString("mm:ss.ffff")}");
    var t1 = new Thread(() => PerformOperation("操作 1 完成!", 4));
    var t2 = new Thread(() => PerformOperation("操作 2 完成!", 8));
    t1.Start();
    t2.Start();

    // 等待操作完成
    _countdown.Wait();
    Console.WriteLine($"所有操作都完成  {DateTime.Now.ToString("mm: ss.ffff")}");
    _countdown.Dispose();

    Console.ReadLine();
}

// 构造函数的参数为2 表示只有调用了两次 Signal方法 CurrentCount 为 0时  Wait的阻塞才解除
static CountdownEvent _countdown = new CountdownEvent(2);

static void PerformOperation(string message, int seconds)
{
    Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
    Console.WriteLine($"{message}  {DateTime.Now.ToString("mm:ss.ffff")}");

    // CurrentCount 递减 1
    _countdown.Signal();
}

运维结果如下图所示,可知只有当操作1和操作2都形成之后,才实施输出全体操作都做到。

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那是因为它们利用异乎平常的CPU指令来协调线程,意味着和谐是在硬件上发生的,也意味着操作系统永远检查和测试不到3个线程在基元用户形式的协会上过不去了。

那是因为它们采取特殊的CPU指令来协调线程,意味着和谐是在硬件上发生的,也表示操作系统永远检查和测试不到3个线程在基元用户格局的构造上围堵了。

    2)ManualReset伊夫nt(手动重置事件)

1.8 使用Barrier类

Barrier类用于解决二个不行罕见的标题,通常一般用不上。Barrier类控制一多级线程进行阶段性的互动工作。

假设现在相互工作分为1个级次,每种线程在成就它和谐那有个别阶段1的干活后,必须停下来等待其余线程完毕阶段1的工作;等有着线程均做到阶段1工作后,每一种线程又开头运转,完毕阶段2做事,等待别的线程全体完结阶段2行事后,整个工艺流程才停止。

以身作则代码如下所示,该代码演示了两个线程分等级的到位工作。

static void Main(string[] args)
{
    var t1 = new Thread(() => PlayMusic("钢琴家", "演奏一首令人惊叹的独奏曲", 5));
    var t2 = new Thread(() => PlayMusic("歌手", "唱着他的歌", 2));

    t1.Start();
    t2.Start();

    Console.ReadLine();
}

static Barrier _barrier = new Barrier(2,
 Console.WriteLine($"第 {b.CurrentPhaseNumber + 1} 阶段结束"));

static void PlayMusic(string name, string message, int seconds)
{
    for (int i = 1; i < 3; i++)
    {
        Console.WriteLine("----------------------------------------------");
        Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
        Console.WriteLine($"{name} 开始 {message}");
        Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
        Console.WriteLine($"{name} 结束 {message}");
        _barrier.SignalAndWait();
    }
}

运作结果如下所示,当“明星”线程完毕后,并不曾当即甘休,而是等待“钢琴家”线程停止,当”钢琴家”线程截至后,才起始第③等级的办事。

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只有操作系统内核才能结束八个线程的运维。

唯有操作系统内核才能止住1个线程的周转。

  6)信号量(Semaphore)

1.9 使用ReaderWriterLockSlim类

ReaderWriterLockSlim类重点是斩草除根在一些场景下,读操作多于写操作而利用一些互斥锁当多少个线程同时做客能源时,只有2个线程能访问,导致质量大幅度下落。

假定持有线程都期待以只读的主意访问数据,就一向没有必要阻塞它们;即便二个线程希望修改数据,那么那么些线程才必要独占访问,那正是ReaderWriterLockSlim的天下第①应用场景。这些类就如下边那样来决定线程。

  • 二个线程向数据写入是,请求访问的别的具有线程都被打断。
  • 三个线程读取数据时,请求读取的线程允许读取,而请求写入的线程被打断。
  • 写入线程甘休后,要么解除贰个写入线程的隔离,使写入线程能向数据连接,要么解除所有读取线程的围堵,使它们能并发读取多少。假诺线程没有被封堵,锁就能够进入自由使用的图景,可供下1个读线程或写线程获取。
  • 从数据读取的有所线程结束后,多少个写线程被拔除阻塞,使它能向数据写入。要是线程没有被封堵,锁就能够进来自由使用的景况,可供下3个读线程或写线程获取。

ReaderWriterLockSlim还协助从读线程升级为写线程的操作,详情请戳一戳.aspx)。文本不作介绍。ReaderWriterLock类已经过时,而且存在诸多难题,没有须要去行使。

演示代码如下所示,创制了二个读线程,三个写线程,读线程和写线程竞争获得锁。

static void Main(string[] args)
{
    // 创建3个 读线程
    new Thread(() => Read("Reader 1")) { IsBackground = true }.Start();
    new Thread(() => Read("Reader 2")) { IsBackground = true }.Start();
    new Thread(() => Read("Reader 3")) { IsBackground = true }.Start();

    // 创建两个写线程
    new Thread(() => Write("Writer 1")) { IsBackground = true }.Start();
    new Thread(() => Write("Writer 2")) { IsBackground = true }.Start();

    // 使程序运行30S
    Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(30));

    Console.ReadLine();
}

static ReaderWriterLockSlim _rw = new ReaderWriterLockSlim();
static Dictionary<int, int> _items = new Dictionary<int, int>();

static void Read(string threadName)
{
    while (true)
    {
        try
        {
            // 获取读锁定
            _rw.EnterReadLock();
            Console.WriteLine($"{threadName} 从字典中读取内容  {DateTime.Now.ToString("mm:ss.ffff")}");
            foreach (var key in _items.Keys)
            {
                Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.1));
            }
        }
        finally
        {
            // 释放读锁定
            _rw.ExitReadLock();
        }
    }
}

static void Write(string threadName)
{
    while (true)
    {
        try
        {
            int newKey = new Random().Next(250);
            // 尝试进入可升级锁模式状态
            _rw.EnterUpgradeableReadLock();
            if (!_items.ContainsKey(newKey))
            {
                try
                {
                    // 获取写锁定
                    _rw.EnterWriteLock();
                    _items[newKey] = 1;
                    Console.WriteLine($"{threadName} 将新的键 {newKey} 添加进入字典中  {DateTime.Now.ToString("mm:ss.ffff")}");
                }
                finally
                {
                    // 释放写锁定
                    _rw.ExitWriteLock();
                }
            }
            Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(0.1));
        }
        finally
        {
            // 减少可升级模式递归计数,并在计数为0时  推出可升级模式
            _rw.ExitUpgradeableReadLock();
        }
    }
}

运维结果如下所示,与预期结果符合。

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所以在用户格局下运作的线程或然被系统抢占。

故此在用户情势下运转的线程大概被系统抢占。

      信号量是由基本对象保险的int变量,为0时,线程阻塞,大于0时解除阻塞,当3个信号量上的等待线程解除阻塞后,信号量计数+1。

1.10 使用SpinWait类

SpinWait是3个常用的插花方式的类,它被规划成选用用户格局等待一段时间,人后切换至基本格局以节约CPU时间。

它的使用非凡不难,演示代码如下所示。

static void Main(string[] args)
{
    var t1 = new Thread(UserModeWait);
    var t2 = new Thread(HybridSpinWait);

    Console.WriteLine("运行在用户模式下");
    t1.Start();
    Thread.Sleep(20);
    _isCompleted = true;
    Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));
    _isCompleted = false;

    Console.WriteLine("运行在混合模式下");
    t2.Start();
    Thread.Sleep(5);
    _isCompleted = true;

    Console.ReadLine();
}

static volatile bool _isCompleted = false;

static void UserModeWait()
{
    while (!_isCompleted)
    {
        Console.Write(".");
    }
    Console.WriteLine();
    Console.WriteLine("等待结束");
}

static void HybridSpinWait()
{
    var w = new SpinWait();
    while (!_isCompleted)
    {
        w.SpinOnce();
        Console.WriteLine(w.NextSpinWillYield);
    }
    Console.WriteLine("等待结束");
}

运营结果如下两图所示,首先程序运转在模仿的用户方式下,使CPU有3个急促的峰值。然后选用SpinWait办事在混合方式下,首先标志变量为False远在用户情势自旋中,等待以往进入基础方式。

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就此也能够用基本情势协会,因为线程通过基础情势的结构获取其余线程拥有的资源时,Windows会阻塞线程以制止它浪费CPU时间。当能源变得可用时,Windows会恢复线程,允许它访问能源。

于是也足以用基本形式组织,因为线程通过基础情势的结构获取其余线程拥有的能源时,Windows会阻塞线程以避免它浪费CPU时间。当财富变得可用时,Windows会苏醒线程,允许它访问财富。

      线程通过WaitOne将信号量减1,通过Release将信号量加1,使用很简单。

参照书籍

正文主要参考了以下几本书,在此对这么些小编表示真诚的多谢你们提供了这么好的材质。

  1. 《CLR via C#》
  2. 《C# in Depth Third Edition》
  3. 《Essential C# 6.0》
  4. 《Multithreading with C# Cookbook Second Edition》

源码下载点击链接
以身作则源码下载

可是线程从用户格局切换来基本形式(或相反)会导致巨大的性质损失。

亚洲必赢官网 ,而是线程从用户方式切换来基础方式(或相反)会导致巨大的品质损失。

  7)互斥体(Mutex)

小编水平有限,要是不当欢迎各位批评指正!

对此在3个布局上等候的线程,借使占有构造的这几个线程不自由它,前者就也许一直不通。构造是用户形式的组织景况下,线程会一贯在1个CPU上运营,称为“活锁”。假使是基本格局的结构,线程会一贯不通,称为“死锁”。

对此在2个组织上伺机的线程,假若占有构造的那些线程不自由它,前者就恐怕直接不通。构造是用户形式的结构意况下,线程会一直在一个CPU上运转,称为“活锁”。即便是基本方式的组织,线程会一向不通,称为“死锁”。

      独占财富,用法与Semaphore相似。

死锁优于活锁,因为活锁既浪费CPU时间,又浪费内部存款和储蓄器,而死锁只浪费内存。

死锁优于活锁,因为活锁既浪费CPU时间,又浪费内部存款和储蓄器,而死锁只浪费内存。

   8)跨进度间的联合署名

而掺杂构造具有两者之长,在一向不竞争的景况下,那么些布局相当的慢且不会卡住(就像是用户方式的协会),在存在对协会的竞争的场所下,它会被操作系统内核阻塞。(下一章讲)

而掺杂构造具有两者之长,在并未竞争的景况下,那个布局异常的快且不会卡住(就像是用户形式的布局),在设有对组织的竞争的情事下,它会被操作系统内核阻塞。(下一章讲)

      通过安装同步对象的名号就足以兑现系统级的一只,差别应用程序通过共同对象的称呼识别不相同同步对象。

用户形式结构

用户格局结构

CL奔驰G级保证对以下数据类型的变量的读写是原子性的:Boolean,Char,S(Byte),U(Int16),U(Int32),U(IntPtr),Single以及引用类型。

CL奥德赛保障对以下数据类型的变量的读写是原子性的:Boolean,Char,S(Byte),U(Int16),U(Int32),U(IntPtr),Single以及引用类型。

那象征变量中的全数字节都以1遍性读取或写入。(举个反例,对于三个Int64静态变量开首化为0,三个线程写它的时候只写了大体上,另三个线程读取的时候读取到的是中间状态。但是话说回来,貌似64个人机器1回性读取陆10人,是还是不是在这些时候Int64也会编制程序原子性呢,未注解,然则不影响大家明白。)

这意味变量中的全数字节都以一回性读取或写入。(举个反例,对于多个Int64静态变量起始化为0,3个线程写它的时候只写了大体上,另八个线程读取的时候读取到的是中间状态。然而话说回来,貌似六11人机器二遍性读取陆十几个人,是还是不是在这几个时候Int64也会编制程序原子性呢,未注解,但是不影响我们明白。)

本章讲解的基元用户形式组织就在于规划好这几个原子性数据的读取/写入时间。

本章讲解的基元用户方式结构就在于规划好那些原子性数据的读取/写入时间。

实质上这个组织也足以强制为Int32和Double那些品种数据开始展览原子性的陈设好时刻的访问。

实在这一个构造也能够强制为Int32和Double那几个项目数据开始展览原子性的宏图好时间的访问。

有二种基元用户方式线程同步构造

有二种基元用户形式线程同步构造

  • 易变构造
  • 互锁构造
  • 易变构造
  • 互锁构造

不无易变和互锁构造都必要传递对含蓄简单数据类型的八个变量的引用(内部存款和储蓄器地址)。

享有易变和互锁构造都须要传递对含有简单数据类型的3个变量的引用(内部存款和储蓄器地址)。

易变构造

易变构造

在讲易变构造在此之前,得先讲贰个题目,便是代码优化的标题。

在讲易变构造从前,得先讲一个标题,正是代码优化的难点。

事先大家讲过C#编写翻译器,JIT编写翻译器,CPU都可能会优化代码,典型的例证就是Timer的运用,贰个Timer对象在此起彼伏没有动用的事态下,大概一向被优化掉了,根本不会定时执行回调函数。

事先大家讲过C#编写翻译器,JIT编写翻译器,CPU都恐怕会优化代码,典型的例证正是Timer的利用,2个Timer对象在接二连三没有利用的情事下,或然一向被优化掉了,根本不会定时执行回调函数。

而这一个优化成效是很难在调节的时候看出来,因为调节和测试的时候并不曾对代码举行优化。

而这个优化职能是很难在调节的时候看出来,因为调节和测试的时候并从未对代码举办优化。

而二十多线程也会造成那样的难点,比如八个线程回调函数用到有些静态变量后,且并不改动那个变量,那么大概就会进展优化,认为那几个变量的值不变,让其一向优化成固定的值。而你本来的目标实在另1个线程中改变这几个静态变量的值,今后您的变更也起不断效果看了。

而二十八线程也会导致那样的题材,比如八个线程回调函数用到某些静态变量后,且并不转移这些变量,那么恐怕就会议及展览开优化,认为那些变量的值不变,让其直接优化成固定的值。而你本来的指标实在另八个线程中改变这几个静态变量的值,以往你的更改也起绵绵效果看了。

同时以下那样的代码而言只怕因为代码的履行顺序差别而出现超越预想的结果。

还要以下那样的代码而言也许因为代码的实践顺序分化而产出不止预期的结果。

        static int you = 0;
        static int me = 0;
        private static void Thread1() {
            me = 2;
            you = 2;
        }
        private static void Thread2()
        {
            if (you == 2) {
                Console.WriteLine(me);

        }    
        static int you = 0;
        static int me = 0;
        private static void Thread1() {
            me = 2;
            you = 2;
        }
        private static void Thread2()
        {
            if (you == 2) {
                Console.WriteLine(me);

        }    

像下面的代码,Thread1和Thread2方法分别在五个线程中循环运转。

像下面的代码,Thread1和Thread2方法分别在五个线程中循环运营。

遵纪守法大家预测的结果是,当Thread1运转完了,那么Thread2就会检测到您2了,然后就打印自身是2.

安分守纪大家推测的结果是,当Thread1运维完了,那么Thread2就会检查和测试到你2了,然后就打字与印刷本身是2.

只是因为编写翻译器优化的缘故,you=2和me=2的依次完全是足以反过来的,那么超过写了you=2后,me=2那句代码还没执行,此时Thread2已经初始检查和测试到you==2了,那么此时打字与印刷的话,会显示作者不是2,是0.

可是因为编写翻译器优化的案由,you=2和me=2的顺序完全是能够反过来的,那么当先写了you=2后,me=2那句代码还没执行,此时Thread2已经起头检查和测试到you==2了,那么此时打字与印刷的话,会来得自个儿不是2,是0.

或然Thread1中的顺序没有变,而Thread第22中学的顺序变了,即you读取到数据和me读取到数据的代码也是能够被优化的,编写翻译器在Thread1未运行时,先读了me的值为0,而此刻Thread1运转了,即使给了me为2,不过线程2的寄存器中曾经存为0了,所以未读取,那么此时结果仍然是你是2,而本人不是2;

抑或Thread第11中学的顺序没有变,而Thread第22中学的顺序变了,即you读取到数据和me读取到数据的代码也是足以被优化的,编写翻译器在Thread1未运维时,先读了me的值为0,而那时Thread1运营了,纵然给了me为2,但是线程2的寄存器中早就存为0了,所以未读取,那么此时结果照旧是您是2,而自作者不是2;

要化解那么些难题就引入了小编们的易变构造,那亟需理解到一个静态类System.Threading.Volatile,它提供了两个静态方法Write和Read。

要消除这一个题材就引入了我们的易变构造,那必要驾驭到二个静态类System.Threading.Volatile,它提供了多少个静态方法Write和Read。

那七个主意比较优异,它们会禁止C#编写翻译器,JIT编写翻译器和CPU平常执行的一部分优化。

那三个法子比较独特,它们会禁止C#编写翻译器,JIT编写翻译器和CPU平时执行的有的优化。

实际的兑今后于,Write方法会保险函数中,全部在Write方法从前实施的数额读写操作都在Write方法写入从前就实施了。

实际的落到实处在于,Write方法会保险函数中,全数在Write方法从前实施的数目读写操作都在Write方法写入此前就推行了。

而Read方法会保障函数中,全体在Read方法执行之后的数据读写操作,一定实在Read方法执行后才进行。

而Read方法会保障函数中,全数在Read方法执行之后的多少读写操作,一定实在Read方法执行后才开展。

修改代码后

修改代码后

        static int you = 0;
        static int me = 0;
        private static void Thread1() {
            me= 2;
            Volatile.Write(ref you,2);
        }
        private static void Thread2()
        {
            if (Volatile.Read(ref you) == 2) {
                Console.WriteLine(me);

        }
        static int you = 0;
        static int me = 0;
        private static void Thread1() {
            me= 2;
            Volatile.Write(ref you,2);
        }
        private static void Thread2()
        {
            if (Volatile.Read(ref you) == 2) {
                Console.WriteLine(me);

        }

这时候因为Volatile.Write使编写翻译器会确认保障函数中,全数在Write方法从前实施的多寡读写操作都在Write方法写入此前就实施了。

那时因为Volatile.Write使编写翻译器会确定保障函数中,全部在Write方法此前实施的多少读写操作都在Write方法写入此前就推行了。

也正是说编写翻译器不会在举行的时候将you=2放在me=2后边了。消除了以前说的率先种情状。

相当于说编写翻译器不会在实践的时候将you=2放在me=2前边了。消除了在此以前说的首先种景况。

而Volatile.Read有限支撑函数中,全体在Read方法执行之后的多少读写操作,一定实在Read方法执行后才开始展览。

而Volatile.Read保障函数中,全数在Read方法执行之后的数码读写操作,一定实在Read方法执行后才实行。

相当于说me读取肯定在有读取数据的末尾,也就缓解了事先说的第二种意况。

也正是说me读取肯定在有读取数据的末端,也就搞定了前头说的第三种情景。

只是正如你所见到的,那很难通晓,关键是上下一心用到花色中都会认为真蛋疼,还得百度时而探望是还是不是Read和Write的管教记混了。

只是正如您所看到的,那很难了然,关键是本身用到项目中都会以为真蛋疼,还得百度时而探视是或不是Read和Write的保证记混了。

因而为了简化编制程序,C#编写翻译器提供了volatile关键字,它能够运用于事先涉嫌的那个原子性的简便类型。

之所以为了简化编制程序,C#编写翻译器提供了volatile关键字,它能够利用于事先涉嫌的那个原子性的简单类型。

volatile注明后,JIT编写翻译器会确认保证易变字段都以以易变读取和写入的章程展开,不必展现调用Read和Write。(相当于说只要用了volatile,那么me=2的功效便是Volatile.Write(ref
me,2),同理读也是如出一辙)

volatile表明后,JIT编写翻译器会确认保证易变字段都以以易变读取和写入的点子开始展览,不必彰显调用Read和Write。(也正是说只要用了volatile,那么me=2的效果正是Volatile.Write(ref
me,2),同理读也是同等)

并且volatile会告诉C#编写翻译器和JIT编写翻译器不将字段缓存到CPU寄存器,确认保证字段的装有读写操作都在内部存款和储蓄器中开始展览。

并且volatile会告诉C#编写翻译器和JIT编写翻译器不将字段缓存到CPU寄存器,确认保证字段的全部读写操作都在内部存款和储蓄器中实行。

当今再改写从前的代码:

近来再改写从前的代码:

        static volatile int you = 0;
        static int me = 0;
        private static void Thread1() {
            me= 2;
            you=2;
        }
        private static void Thread2()
        {
            if (you == 2) {
                Console.WriteLine(me);

        }
        static volatile int you = 0;
        static int me = 0;
        private static void Thread1() {
            me= 2;
            you=2;
        }
        private static void Thread2()
        {
            if (you == 2) {
                Console.WriteLine(me);

        }

而是小编却意味着并不希罕volatile关键字,因为出现上述所说的情景的可能率非常的低,并且volatile禁止优化后对质量会有震慑。且C#不帮忙以传引用的章程传递volatile变量给有个别函数。

只是作者却意味着并不喜欢volatile关键字,因为出现上述所说的情事的可能率极低,并且volatile禁止优化后对品质会有影响。且C#不协助以传引用的主意传递volatile变量给有些函数。

互锁构造

互锁构造

商业事务互锁构造,就要说System.Threading.Interlocked类提供的方式。

磋商互锁构造,就要说System.Threading.Interlocked类提供的办法。

这一个类中的种种方法都进行1回原子性的读或许写操作。

本条类中的每种方法都施行贰遍原子性的读恐怕写操作。

这一个类中的全部办法都创造了整机的内部存款和储蓄器栅栏,约等于说调用某些Interlocked方法此前的其它变量写入都在那一个Interlocked方法调用以前实施,而以此调用之后的其余变量读取都在这些调用之后读取。

其一类中的全体办法都成立了完整的内部存款和储蓄器栅栏,也正是说调用有些Interlocked方法在此以前的别的变量写入都在这几个Interlocked方法调用从前实施,而那些调用之后的别样变量读取都在这些调用之后读取。

它的效益就等于此前的Volilate的Read和Write的意义加在一起。

它的功能就等于以前的Volilate的Read和Write的功效加在一起。

我推荐使用Interlocked的点子,它们不仅快,而且也能做过多事务,比简单的加(Add),自增(Increment),自减(Decrement),沟通(Exchange)。

小编推荐使用Interlocked的格局,它们不仅快,而且也能做过多事情,比不难的加(Add),自增(Increment),自减(Decrement),交换(Exchange)。

Interlocked的点子就算好用,但首要用以操作Int类型。

Interlocked的章程即使好用,但要害用以操作Int类型。

假若想要原子性地操作类对象中的一组字段,那么能够用以下方式达成:

倘使想要原子性地操作类对象中的一组字段,那么可以用以下格局达成:

/// <summary>
    /// 简单的自旋锁
    /// </summary>
    struct SimpleSpinLock {
        private Int32 m_ResourceInUse;//0表示false,1表示true

        public void Enter() {
            while (true) {
                //将资源设为正在使用,Exchange方法的意思是,将m_ResourceInUse赋值为1,并返回原来的m_ResourceInUse的值
                if (Interlocked.Exchange(ref m_ResourceInUse, 1) == 0) return;

            }
        }

        public void Leave() {
            Volatile.Write(ref m_ResourceInUse, 0);
        }
    }
    public class SomeResource {
        private SimpleSpinLock m_sl = new SimpleSpinLock();
        public void AccessResource() {
            m_sl.Enter();
            /*每次只有一个线程能访问到这里的代码*/
            m_sl.Leave();
        }
    }
/// <summary>
    /// 简单的自旋锁
    /// </summary>
    struct SimpleSpinLock {
        private Int32 m_ResourceInUse;//0表示false,1表示true

        public void Enter() {
            while (true) {
                //将资源设为正在使用,Exchange方法的意思是,将m_ResourceInUse赋值为1,并返回原来的m_ResourceInUse的值
                if (Interlocked.Exchange(ref m_ResourceInUse, 1) == 0) return;

            }
        }

        public void Leave() {
            Volatile.Write(ref m_ResourceInUse, 0);
        }
    }
    public class SomeResource {
        private SimpleSpinLock m_sl = new SimpleSpinLock();
        public void AccessResource() {
            m_sl.Enter();
            /*每次只有一个线程能访问到这里的代码*/
            m_sl.Leave();
        }
    }

地点的代码原理便是,当2个线程调用Enter后,那么就会return,并置m_ResourceInUse为1,此时期表财富被占用了。

上面的代码原理正是,当多少个线程调用Enter后,那么就会return,并置m_ResourceInUse为1,此时期表财富被占用了。

如果别的1个线程再调用Enter,那么获得的m_ResourceInUse为1,所以不会回来,就连发实践循环,直到第二个线程调用Leave函数,将m_ResourceInUse置为0。

只要别的二个线程再调用Enter,那么获得的m_ResourceInUse为1,所以不会再次来到,就持续推行循环,直到第一个线程调用Leave函数,将m_ResourceInUse置为0。

原理很简短,但相信看那一个格局的人也应有很掌握了,也正是说只要第二个线程不脱离,其它具有的线程都要不断开始展览巡回操作(术语为自旋)。

原理很简单,但相信看那个格局的人也理应很清楚了,也便是说只要第三个线程不脱离,别的具有的线程都要不断进行巡回操作(术语为自旋)。

从而自旋锁应该是用来爱惜那么些会履行得那多少个快的代码区域。(且毫无用在单CPU机器上,因为占有锁的线程无法急迅释放锁)

所以自旋锁应该是用以维护那多少个会实施得非常的慢的代码区域。(且毫无用在单CPU机器上,因为占有锁的线程不可能便捷释放锁)

如果占有锁的线程优先级地狱想要获取锁的线程,那么那就导致占有锁的线程也许根本没机会运维,更别提释放锁了。(那正是活锁,前边也涉及了)

假如占有锁的线程优先级鬼世界想要获取锁的线程,那么那就招致占有锁的线程大概平素没机会运转,更别提释放锁了。(那正是活锁,前面也论及了)

实在FCL就提供了贰个看似的自旋锁,也正是System.Threading.SpinLock结构,并且照旧用了SpinWait结构来加强质量。

事实上FCL就提供了3个类似的自旋锁,相当于System.Threading.SpinLock结构,并且照旧用了SpinWait结构来加强品质。

由于SpinLock和以前我们友好写的SimpleSpinLock都以结构体,也正是说他们都以值类型,都以轻量级且内部存款和储蓄器友好的。

鉴于SpinLock和事先大家相濡以沫写的SimpleSpinLock都以结构体,也正是说他们都是值类型,都以轻量级且内部存款和储蓄器友好的。

可是并非传递它们的实例,因为值类型会复制,而你将失去全部的同步。

但是并非传递它们的实例,因为值类型会复制,而你将失去全体的同台。

事实上Interlocked.CompareExchange本来就足以不仅仅用于操作整数,还是能够用来操作别的原子性的基元类型,他还有贰个泛型方法。

实际上Interlocked.CompareExchange本来就足以不仅仅用于操作整数,还足以用来操作其余原子性的基元类型,他还有2个泛型方法。

它的成效是,相比第②个参数和第一个参数,假诺两者对等,那么将第贰个参数的值赋给第三个参数,并赶回第一个参数在此以前的值。

它的功能是,相比第①个参数和第三个参数,如若双方对等,那么将第1个参数的值赋给第二个参数,并赶回第一个参数从前的值。

基本格局协会

水源格局组织

基础方式比用户方式慢,那些是足以预知的,因为线程要从托管代码转为本机用户情势代码,再转为内核情势代码,然后原路重返,也就了然怎么慢了。

基本格局比用户方式慢,这么些是能够预言的,因为线程要从托管代码转为本机用户形式代码,再转为内核方式代码,然后原路再次回到,也就询问怎么慢了。

但是此前也介绍过了,内核方式也富有用户格局所不具有的优点:

不过此前也介绍过了,内核形式也有所用户形式所不持有的帮助和益处:

  • 基本方式的构造检查和测试到三个财富上的竞争,windows会阻塞输掉的线程,使他不会像以前介绍的用户方式那样“自旋”(也便是老大不断循环的鬼),那样也就不会平素占着1个CPU了,浪费能源。
  • 根本方式的构造可完结本机和托管线程相互之间的同步
  • 水源方式的结构可同台在相同台机械的分化进程中运作的线程。
  • 水源格局的结构可采纳安全性设置,幸免未经授权的帐户访问它们。
  • 线程可径直不通,直到集合中享有内核情势结构可用,或直到集合中的任何内核形式协会可用
  • 在基本格局的构造上围堵的线程可钦定超时值;指定时间内访问不到梦想的财富,线程就足以清除阻塞并施行职分。
  • 根本方式的结构检查和测试到一个财富上的竞争,windows会阻塞输掉的线程,使他不会像此前介绍的用户方式那样“自旋”(也正是那多少个不断循环的鬼),这样也就不会直接占着3个CPU了,浪费财富。
  • 水源形式的布局可完结本机和托管线程相互之间的共同
  • 基础情势的协会可共同在同样台机械的区别进度中运营的线程。
  • 基础形式的协会可接纳安全性设置,幸免未经授权的帐户访问它们。
  • 线程可平素不通,直到集合中持有内核方式组织可用,或直到集合中的任何内核方式结构可用
  • 在基本情势的结构上过不去的线程可钦定超时值;钦点时间内访问不到梦想的能源,线程就能够去掉阻塞并施行职务。

事件和信号量是二种基元内核方式线程同步构造,至于互斥体什么的则是在那两者基础上确立而来的。

事件和信号量是二种基元内核情势线程同步构造,至于互斥体什么的则是在那多头基础上建立而来的。

System.Threading命名空间提供了多少个空洞基类WaitHandle。这几个大致的类唯一的效果正是包装七个Windows内核对象句柄。(它有局地派生类伊芙ntWaitHandle,AutoReset伊夫nt,马努alReset伊芙nt,Semaphore,Mutex)

System.Threading命名空间提供了二个空洞基类WaitHandle。那么些简单的类唯一的成效正是包裹多少个Windows内查对象句柄。(它有一对派生类伊夫ntWaitHandle,AutoReset伊芙nt,马努alReset伊夫nt,Semaphore,Mutex)

WaitHandle基类内部有一个SafeWaitHandle字段,它包容三个Win32基础对象句柄。

WaitHandle基类内部有三个SafeWaitHandle字段,它包容二个Win32内核查象句柄。

这一个字段在结构2个切实的WaitHandle派生类时早先化。

以此字段在布局一个切实可行的WaitHandle派生类时开头化。

在一个水源格局的结构上调用的种种方法都表示三个全体的内部存款和储蓄器栅栏。(从前也说过了,表示调用那几个艺术从前的其余变量的写入都无法不在此方式前成功,调用那么些方法之后的其他变量的读取都不可能不在此办法后实现)。

在多少个基础情势的布局上调用的每一种方法都意味着2个完好无缺的内存栅栏。(此前也说过了,表示调用那些法子此前的任何变量的写入都必须在此措施前完毕,调用这几个点子之后的其余变量的读取都必须在此方法后形成)。

那一个类中的方法就不现实介绍了,基本上这个方法的重点成效吗个正是调用线程等待四个或七个底层基础对象吸收信号。

以此类中的方法就不具体介绍了,基本上这个情势的基本点功效吗个正是调用线程等待3个或多个底层基础对象吸收信号。

只是要注目的在于等候三个的方法(即WaitAll和WiatAny那种)中,传递的水源数组参数,数组最大要素数不能够超越64,不然会格外。

只是要小心在等候多个的措施(即WaitAll和WiatAny那种)中,传递的木本数组参数,数组最大要素数无法跨越64,不然会那多少个。

第3讲一下多个内核构造,也是事先WaitHandle的四个一直接轨派生类:

根本讲一下多少个内核构造,也是事先WaitHandle的多少个一直接轨派生类:

  • EventHandle(Event构造)

    • 事件其实就是由基本维护的Boolean变量。为false就短路,为true就免去阻塞。
    • 有三种事件,即自行重置事件(AutoReset伊夫nt)和手动重置事件(马努alReset伊夫nt)。差异就在于是或不是在触及三个线程的梗塞后,将事件自动重置为false。
    • 用电动重置事件写个锁示例如下:

        /// <summary>
          /// 简单的阻塞锁
          /// </summary>
          class SimpleWaitLock {
              private readonly AutoResetEvent m_ResourceInUse;
      
              public SimpleWaitLock() {
                  m_ResourceInUse = new AutoResetEvent(true);//初始化事件,表示事件构造可用
              }
      
              public void Enter() {
                  //阻塞内核,直到资源可用
                  m_ResourceInUse.WaitOne();
              }
      
              public void Leave() {
                  //解除当前线程阻塞,让另一个线程访问资源
                  m_ResourceInUse.Set();
              }
              public void Dispose() {
                  m_ResourceInUse.Dispose();
              }
          }
      

      此示例能够和前面包车型客车要命自旋锁绝相比,调用方法一致。

  • Semaphore(Semaphore构造)

    • Semaphore的英文正是信号量,其实是由基本维护的Int32变量。信号量为0时,在信号量上等候的线程阻塞,信号量大于0时触及阻塞。信号量上伺机的线解除阻塞时,信号量自动减1.
    • 同样二个例证来代表,与地点代码相比较之后更清晰:(信号量最大值设置为1的话,且释放的时候也只释放3个来说,那么实际上和事件效果等同)

       /// <summary>
          /// 简单的阻塞锁
          /// </summary>
          class SimpleWaitLock {
              private readonly Semaphore m_ResourceInUse;
      
              public SimpleWaitLock(Int32 maxCount) {
                  m_ResourceInUse = new Semaphore(maxCount, maxCount);
              }
      
              public void Enter() {
                  //阻塞内核,直到资源可用
                  m_ResourceInUse.WaitOne();
              }
      
              public void Leave() {
                  //解除当前线程阻塞,让另外2个线程访问资源
                  m_ResourceInUse.Release(2);
              }
              public void Dispose() {
                  m_ResourceInUse.Close();
              }
          }
      
  • Mutex(Mutex构造)

    • Mutex的华语就是互斥体。代表了四个排斥的锁。
    • 互斥体有三个卓殊的逻辑,Mutex会记录下线程的ID值,假如释放的时候不是其一线程释放的,那么就不会放出掉,并且还会抛非凡。
    • 互斥体实际上在爱戴3个递归计数,一个线程当前颇具几个Mutex,而后该线程再次在Mutex等待,那么此计数就会递增,而线程调用ReleaseMutex会造成递减,唯有计数递减为0,那么这些线程才会免去阻塞。另2个线程才会称呼该Mutex的主人
    • Mutex对象急需格外的内部存储器来包容这个记录下来的ID值和计数音信,并且锁也会变得更慢了。所以广大人防止用Mutex对象。
    • 万般3个主意在运用3个锁时调用了另2个措施,这些措施也要用到锁,那么就能够设想用互斥体。因为用事件这种基础构造方法的话,在调用的另3个方式中用到锁就会导致短路,从而死锁。例子:

       public class SomeResource {
              private readonly Mutex m_lock = new Mutex();
              public void Method1() {
                  m_lock.WaitOne();
                  Method2();//递归获取锁
                  m_lock.ReleaseMutex();
              }
              public void Method2()
              {
                  m_lock.WaitOne();
                  /*做点什么*/
                  m_lock.ReleaseMutex();
              }
          }
      

      像上述的那种布局借使简单得用事件来写就会有标题,但是并不是不能够用事件去递归完结,而且一旦用以下的办法递归实现效益反而会更好:

    • 用事件措施达成递归锁:

      /// <summary>
          /// 事件构造实现的递归锁,效率比Mutex高很多
          /// </summary>
          class ComplexWaitLock:IDisposable {
              private  AutoResetEvent m_lock=new AutoResetEvent(true);
              private Int32 m_owningThreadId = 0;
              private Int32 m_lockCount = 0;
      
              public void Enter() {
                  //获取当前线程ID
                  Int32 currentThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
                  //当前线程再次进入就会递增计数
                  if (m_owningThreadId == currentThreadId) {
                      m_lockCount++;
                      return;
                  }
                  m_lock.WaitOne();
                  m_owningThreadId = currentThreadId;
                  m_lockCount = 1;
      
              }
      
              public void Leave() {
                  //获取当前线程ID
                  Int32 currentThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
                  if (m_owningThreadId != currentThreadId)
                      throw new InvalidOperationException();
      
                  if (--m_lockCount == 0) {
                      m_owningThreadId = 0;
                      m_lock.Set();
                  } 
              }
              public void Dispose() {
                  m_lock.Dispose();
              }
          }
      

      地点的代码其实很好搞懂,就是用事件把Mutex的玩法本人达成了。不过下边包车型大巴代码之所以比Mutex快,是因为这个代码都是用托管代码在落实,而不是像Mutex一样用基本代码,仅仅唯有调用事件协会的主意时才会用到基础代码。

  • EventHandle(Event构造)

    • 事件其实正是由基本维护的Boolean变量。为false就打断,为true就解除阻塞。
    • 有三种事件,即自行重置事件(AutoReset伊夫nt)和手动重置事件(ManualReset伊夫nt)。不一样就在于是或不是在触及三个线程的围堵后,将事件自动重置为false。
    • 用电动重置事件写个锁示例如下:

        /// <summary>
          /// 简单的阻塞锁
          /// </summary>
          class SimpleWaitLock {
              private readonly AutoResetEvent m_ResourceInUse;
      
              public SimpleWaitLock() {
                  m_ResourceInUse = new AutoResetEvent(true);//初始化事件,表示事件构造可用
              }
      
              public void Enter() {
                  //阻塞内核,直到资源可用
                  m_ResourceInUse.WaitOne();
              }
      
              public void Leave() {
                  //解除当前线程阻塞,让另一个线程访问资源
                  m_ResourceInUse.Set();
              }
              public void Dispose() {
                  m_ResourceInUse.Dispose();
              }
          }
      

      此示例能够和前面包车型大巴不得了自旋锁绝比较,调用方法同样。

  • Semaphore(Semaphore构造)

    • Semaphore的英文便是信号量,其实是由基本维护的Int32变量。信号量为0时,在信号量上等待的线程阻塞,信号量大于0时接触阻塞。信号量上等候的线解除阻塞时,信号量自动减1.
    • 相同四个例子来代表,与地方代码相比之后更明显:(信号量最大值设置为1的话,且释放的时候也只释放三个来说,那么实际上和事件效果等同)

       /// <summary>
          /// 简单的阻塞锁
          /// </summary>
          class SimpleWaitLock {
              private readonly Semaphore m_ResourceInUse;
      
              public SimpleWaitLock(Int32 maxCount) {
                  m_ResourceInUse = new Semaphore(maxCount, maxCount);
              }
      
              public void Enter() {
                  //阻塞内核,直到资源可用
                  m_ResourceInUse.WaitOne();
              }
      
              public void Leave() {
                  //解除当前线程阻塞,让另外2个线程访问资源
                  m_ResourceInUse.Release(2);
              }
              public void Dispose() {
                  m_ResourceInUse.Close();
              }
          }
      
  • Mutex(Mutex构造)

    • Mutex的中文正是互斥体。代表了二个排斥的锁。
    • 互斥体有3个额外的逻辑,Mutex会记录下线程的ID值,尽管释放的时候不是其一线程释放的,那么就不会放出掉,并且还会抛极度。
    • 互斥体实际上在维护2个递归计数,二个线程当前有着二个Mutex,而后该线程再一次在Mutex等待,那么此计数就会递增,而线程调用ReleaseMutex会招致递减,唯有计数递减为0,那么这么些线程才会免去阻塞。另1个线程才会称呼该Mutex的主人
    • Mutex对象供给非常的内部存款和储蓄器来包容那3个记录下来的ID值和计数消息,并且锁也会变得更慢了。所以广大人防止用Mutex对象。
    • 常见3个方式在采取2个锁时调用了另三个格局,这些主意也要用到锁,那么就能够设想用互斥体。因为用事件这种基础构造方法的话,在调用的另一个主意中用到锁就会促成短路,从而死锁。例子:

       public class SomeResource {
              private readonly Mutex m_lock = new Mutex();
              public void Method1() {
                  m_lock.WaitOne();
                  Method2();//递归获取锁
                  m_lock.ReleaseMutex();
              }
              public void Method2()
              {
                  m_lock.WaitOne();
                  /*做点什么*/
                  m_lock.ReleaseMutex();
              }
          }
      

      像上述的那种组织纵然不难得用事件来写就会有标题,不过并不是不能够用事件去递归完结,而且如若用以下的法子递归达成效益反而会更好:

    • 用事件措施贯彻递归锁:

      /// <summary>
          /// 事件构造实现的递归锁,效率比Mutex高很多
          /// </summary>
          class ComplexWaitLock:IDisposable {
              private  AutoResetEvent m_lock=new AutoResetEvent(true);
              private Int32 m_owningThreadId = 0;
              private Int32 m_lockCount = 0;
      
              public void Enter() {
                  //获取当前线程ID
                  Int32 currentThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
                  //当前线程再次进入就会递增计数
                  if (m_owningThreadId == currentThreadId) {
                      m_lockCount++;
                      return;
                  }
                  m_lock.WaitOne();
                  m_owningThreadId = currentThreadId;
                  m_lockCount = 1;
      
              }
      
              public void Leave() {
                  //获取当前线程ID
                  Int32 currentThreadId = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
                  if (m_owningThreadId != currentThreadId)
                      throw new InvalidOperationException();
      
                  if (--m_lockCount == 0) {
                      m_owningThreadId = 0;
                      m_lock.Set();
                  } 
              }
              public void Dispose() {
                  m_lock.Dispose();
              }
          }
      

      地点的代码其实很好搞懂,正是用事件把Mutex的玩法本身达成了。不过上边包车型客车代码之所以比Mutex快,是因为这一个代码都以用托管代码在达成,而不是像Mutex一样用基本代码,仅仅唯有调用事件组织的法牛时才会用到基本代码。

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