读书笔记,任务和协助进行学习笔记

  在线程里,假使要求共享数据,那么早晚必要选用同步技术,确认保证一遍唯有3个线程访问和更改共享数据的情事。在.net中,lock语句、Interlocked类和Monitor类可用于进度之中的1起。


壹、假使多少个或七个线程访问同一的对象,也许访问不1起的共享状态,相会世争用规范。

(一)概述

一、lock语句与线程安全

  lock语句是设置锁定和排除锁定的一种不难方法。在应用lock语句从前,先进入另1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
}

  实际上的输出与预期输出并不均等,每便运维的输出结果都不可同日而语,但不曾2个是正确的。如若将线程数量缩减,那么得到正确值的次数会大增,但也不是历次都没错。

  使用lock关键字,能够达成三个线程访问同三个数目时的联合署名难点。lock语句表示等待钦赐对象的锁定,该目的只可以时引用类型。举办锁定后——只锁定了贰个线程,就运营lock语句块中的代码,在lock块最后接触锁定,以便另四个线程能够锁定该指标。

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
}

  所以修改上述的代码,使用SyncRoot情势。然则,若是是对性能的走访举办锁定:

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; }
    }
}

  仍会出现前边的争用情形。在章程调用get存款和储蓄器,以得到state的当前值,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,对象并不曾锁定,另多个线程还是能够获得一时值。最棒的点子是在不更改SharedState类的前提下,在调用方法中,将lock语句添加到适当的地点:

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3个地点使用lock语句并不代表访问对象的别样线程都在等候。必须对各样访问共享数据的线程显示应用同步作用。

亚洲必赢官网 ,  为使对state的改动作为1个原子操作,修改代码:

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 }

怀有要求等待的操作,例如,因为文件、数据库或互联网访问都亟待一定的时辰,此时就能够运转3个新的线程,同时到位其他职责。

2、Interlocked类

  Interlocked类用于使变量的粗略语句原子化。i++并非线程安全的,它事关八个步骤:取值、自增、存值。那些操作恐怕被线程调度器打断。Interlocked类提供了以线程安全的方法递增、递减、交换和读取值的法子。Interlocked类只好用于简单的联合署名难点,而且相当的慢。由此,上边的IncrementState()方法的代码能够改为:return
Interlocked.Increment(ref state);

二十四线程间应尽量制止同步难点,最棒不要线程间共享数据。借使非得要共享数据,就须要动用同步技术,确定保证1遍唯有多少个线程访问和改变共享状态。

运营结果:

线程是先后中独立的指令流。

3、Monitor类

  lcok语句最后会有C#编写翻译器解析为使用Monitor类。

lock(obj)
{
    //执行代码
}

  简单的lock(obj)语句会被分析为调用Enter()方法,该方法会一向等候,直到线程锁定目的。一遍唯有一个线程能锁定目的,只要废除锁定,线程就能够进入同步阶段。Monitor类的Exit()方法解除锁定。编写翻译器把Exit()方法放在try块的finally中,不论是还是不是抛出非凡,都将在语句块运营末尾解除锁定。

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

  绝对于lock语句,Mpnitor类能够安装二个等候被锁定的超时值。那样就不会无限期的等待锁定,假如等待锁定时间超越规定时间,则赶回false,表示未被锁定,线程不再等待,执行其余操作。只怕以后,该线程会再度尝试获得锁定:

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
}

   假如根据对象的锁定指标(Monitor)的类别开发由于废品回收而过高,能够运用SpinLock结构。,SpinLock结构适用于:有雅量的锁定,而且锁定时间总是相当长的图景。应制止使用四个SpinLock结构,也无须调用任何可能过不去的始末。

一::lock语句

亚洲必赢官网 1

 

lock语句事设置锁定和接触锁定的1种不难方法。其语法非凡简单:

贰、要防止该难点,可以采取lock语句锁定共享的靶子。

(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类是对线程的几个很好的悬空,该类位于System.Threading.Tasks名称空间中,提供了数码和职责并行性。

将共享数据的操作代码,放在上述的“{…}”区域内。锁定的对象(obj)必须是引用类型,假使锁定3个值类型,实际是锁定了它的二个副本,并未完毕锁定效率。

运维结果:

Paraller.For()和Paraller.ForEach()方法在历次迭代中调用相同的代码,二Parallel.Invoke()方法允许同时调用差异的措施。Paraller.Invoke用于职务并行性,而Parallel.ForEach用于数据并行性。

相似地,被锁定指标急需被创立为 私有 只读 引用类型:

亚洲必赢官网 2

 

        private readonly object obj = new object();

叁、也足以将共享对象设置为线程安全的对象。

壹、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类用于使变量的简练语句原子化。它提供了以线程安全的方法递增、递减、沟通和读取值的方法。

四、过多的锁定会促成死锁。所谓死锁正是至少有七个线程被挂起,相互等待对方解锁,以至于线程Infiniti等待下去。

在For()方法中,前五个参数定义了巡回的起来和截至,第玖个参数是3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类只等待它创设的职责,而不等待别的后台活动。

三::Monitor类

运作结果:

Parallel.For()方法可以提前终止:

与lock相似,C#的lock语句被编写翻译器解析为运用Monitor类。锁定开端也正是Monitor.Enter(obj)
方法,该方法会一向守候,直到线程被对象锁定。解除锁定后线程进入同步阶段,使用
Monitor.Exit(obj)方法解除锁定,编写翻译器将它与try块的finally结合。方法一中的代码,约等于:

亚洲必赢官网 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);
            }

伍、同步难点和争用条件以及死锁相关,要幸免同步难点,最棒就不要在线程之间共享数据。假使要共享数据就务须利用同步技术,确认保证1遍唯有二个线程访问和转移共享状态。在C#中,lock语句是设置锁定和排除锁定的一种简单方法。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。

读书笔记,任务和协助进行学习笔记。必要小心的是,Break()方法仅是报告循环在适当的时候退出当前迭代之外的迭代。

与lock语句相比,Monitor类的独到之处在于:能够增加一个等候北锁定的超时值。那样就不会Infiniti期等待被锁定,而得以选用TryEnter() 方法,给3个逾期参数。

 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()还足以对线程举行开端化和剥离时制定办法:

            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
            }

编写翻译结果:

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);
});

如果obj被锁定,TryEnter() 方法就会把 bool 型引用参数 lockTaken 设置为
true,并联合地拜会由 obj 锁定的情形。假使另壹线程 锁定 obj 的时间超越500 微秒,Try Enter() 方法就把变量 lockTaken 设为 false
,线程不再等待,而是用来实施其余操作。恐怕在事后,该线程会尝试重新被锁定。

亚洲必赢官网 4

除却循环起来与截至的钦赐,第多个是对迭代调用的各个线程进行处理,第五个是迭代的办法主体,第6个是迭代实现时对线程的处理。

 四::SpinLock结构

陆、争用标准化的另三个例证。

 

它是一个结构体(struct),用法极类似于Monitor类。获得锁用
Enter()或TryEnter() 方法,释放锁用 Exit() 方法。它还提供了性能 IsHeld 和
IsHeldByCurrentThred ,钦点当前是或不是被锁定。

 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
            }

            // ...
        }

运转结果:

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新增。它适用于:有雅量的锁,且锁定时间都充足短。程序须要制止采纳多少个SpinLock 结构,也不用调用任何大概过不去的剧情。

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五::WaitHandle 基类

从地点结果看到,二十个职务分别对共享的数目拉长后,打字与印刷其结果。种种职责履行500次,共212个职务,理想的结果是一千0,可是事实并非如此。事实是每回运维的结果都不及,且从未多少个结实是不易的。使用lock语句时要专注的是传递的锁对象必须是援引对象,若对值对象使用lock语句,C#编写翻译器会报错。

3、通过Parallel.Invoke()方法调用多少个主意

WaitHandle是一个浮泛基类,用于等待一个频域信号的设置。能够等待不一致的复信号,因为WaitHandle是二个基类,能够从中派生壹些类。

柒、将上述代码改写为如下的SyncRoot格局,不过无法打字与印刷输出理想结果的一千0。

Parallel.Invoke()方法运营传递三个Action委托数组,在中间能够内定供给相互运转的办法。

        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 }

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将SharedState类也改写为SyncRoot格局,依旧要命,不晓得原委。

 

如上实例代码,使用”异步委托”, BeginInvoke() 方法重回二个兑现了
IAsycResult接口的指标。使用 IAsycResult 接口,能够用AsycResult属性访问
WaitHandle
基类。在调用WaitOne()方法时,线程等待二个与等待句柄相关的非确定性信号。

 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 }

 

运用 WaitHandle
类能够等待2个非复信号出现(WaitOne()方法)、等待必须发出信号的四个指标(WaitAll()方法)、或许等待多个目的中的3个(WaitAny()方法)。后两者事WaitHandle类的静态方法,接收一个WaitHandle参数数组。

最简便且保证的措施是在DoJob方法中,将lock语句添加到合适的地点。

(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 }

为了更好的决定并行动作,能够使用System.Threading.Tasks名称空间中的Task类。

Mutex(mutual exclusion,互斥)是 .NET Framework中提供跨多少个进程一起访问的3个类。所以,它常被用来“程序单一运转控制”。

只怕也足以如下重写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、运行任务

它不行接近于Monitor类,因为她们都唯有三个线程能抱有锁定。只有二个线程能博取互斥锁定,访问受排挤爱惜的一道代码区域。Mutex派生自基类WaitHandle,因而能够使用WaitOne()方法获得互斥锁定,在该进度中变成该互斥的拥有者。调用
ReleaseMutex()方法,释放互斥。

注意:在叁个地点使用lock语句并不表示,访问对象的任何线程都正在等候。必须对各类访问共享状态的线程突显地选用同步功用。

(一)使用线程池的职责

            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
            }

捌、Interlocked类是二个静态类型,用于使简单的言辞原子化,例如,i++不是线程安全的,它的操作包含:从内部存款和储蓄器中获取一个值,给该值递增1,再将它存款和储蓄回内部存款和储蓄器。全数这一个操作都有相当的大恐怕被线程调节和测试器打断。

 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 }

 

 Semaphore非凡类似于互斥,其分别在于Semaphore能够同时由多少个线程使用。它是一种计数互斥锁定,可以定义允许同时做客受其锁定爱护的财富的线程个数。它适用于:有为数不少可用资源,且只允许一定数量的线程访问该能源。

 

(二)同步职务

八::Events类

职分不肯定要使用线程池中的线程,也能够接纳任何线程。

它是一种可以在系统范围内同步财富的措施。

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

九::Barrier类

 

它不行适用于其江西中华工程公司作有广大个职分分支且之后又要求统一工作的景色。

(三)使用单独线程的职务

十::ReaderWriterLockSlim类

比方职分的代码应该长日子运作,就活该使用TaskCreationOptions.LongRunning告诉职分调度器创制3个新线程,而不是使用线程池中的线程。

为了使锁定机制允许锁定多个读取器(而不是一个写入器)访问某些财富,可以运用此类。它提供了3个锁定成效,假设未有写入器锁定财富,就允许多少个读取器访问财富,但不得不有3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();

 

 

 

二、Future——职责的结果

 

职分完毕时,它能够把某个一蹴而就的图景音信写到共享对象中,那一个共享对象必须是线程安全的。另三个抉择是应用再次回到有个别结果的职责,如Future它是Task类的一个泛型版本,使用那个类时,能够定义任务再次来到的结果的花色。

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);

 

三、一连的职务

通过任务,能够钦点在职务到位后,应起先运营另多少个特定任务。

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

 

四、任务层次结构

义务也能够组成3个层次结构。2个任务运营叁个新职分时,就运行了3个父/子层次结构。

 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)废除架构

.NET四.5含有1个撤回架构,允许以标准方法收回长日子运作的天职。撤除架构基于合营行为,它不是威迫的。长日子运作的天职会检讨它是还是不是被撤除,并回到控制权。辅助撤除的点子接受3个CancellationToken参考。

 

1、Parallel.For()方法的裁撤

 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.NET四.5中的二个新办法CancelAfter,在500阿秒后废除标记。在For()循环的实现代码内部,Parallel类验证CanceledToken的结果,并收回操作。一旦撤除操作,For()方法就抛出一个OperationCanceledException类型的这一个。

 

二、任务的打消

一致的吊销情势也足以用于义务。

 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);

亟待留意的是:线程池中的全体线程皆现在台线程,不可设置线程优先级、名称,随着前台线程的利落而终止,只适用于短期义务。

 

(六)Thread类

此类允许成立前台线程,以及安装线程的预先级。

 

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());
}

假如利用了ParameterizedThreadStart委托,线程的入口点必须有3个object类型的参数,且再次来到类型为void。

 

二、后台线程

设若有3个前台线程在运维,应用程序的历程就在运转。假如多少个前台线程在运营,而Main()方法甘休了,应用程序的进度就如故是激活的,直到全数前台线程完成其任务达成。

暗中认可处境下,用Thread类创设的线程是前台线程,线程池中的线程是后台线程。Thread类创设线程时,能够安装IsBackground属性来规定创立前台照旧后台线程。

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");
}

在通过Thread类创制线程的时候,设置IsBackground属性为false,也正是创设2个前台线程。那种景色下在主线程结束时,t1不会截至。但假若将IsBackground设置为true,则会趁着主线程的利落而告终。

 

叁、线程的预先级

给线程钦赐优先级,就足以影响系统对线程的调度顺序。在Thread类中,能够安装Priority属性,以震慑线程的主干优先级。

 

肆、控制线程

读取Tread的ThreadState属性,能够取得线程的状态。

Thread的Start()方法创造线程,线程状态为UnStarted;

线程调度器选用运营后,线程转台改变为Running;

Thread.Sleep()方法会使线程处于WaitSleepJoin;

Thread类的Abort()方法,触发ThreadAbortException类型的不胜,线程状态会化为AbortedRequested,倘若未有重置终止则变为Aborted;

Thread.ResetAbort()方法能够让线程在触发ThreadAbortException十分后再三再四运转;

Thread类的Join()会停下当前线程,等待进入的线程完结停止,此时线程状态为WaitSleepJoin。

 

 

(7)线程难点

1、争用标准化

假定四个或多少个线程访问同壹的对象,并且对共享状态的拜访尚未共同,就会冒出争用标准化。要制止该难题,能够锁定共享对象。那能够透过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

鉴于多少个线程都在等待对方,就出现了死锁,线程将有线等待下去。为了制止这一个标题,能够在应用程序的系统架构中,从壹初阶就统一筹划好锁定的壹壹,也能够为锁定定义超时时间。

 

 

(八)同步

共享数据必须使用同步技术,确认保证2回唯有1个线程访问和改动共享状态。能够动用lock语句、Interlocked类和Monitor类实行进程之中的1块。Mutex类、伊夫nt类、SemaphoreSlim类和ReaderWriterLockSlim类提供了多个进度之间的线程同步。

 

一、lock语句和线程安全

lock语句是设置锁定和扫除锁定的一种简单方法。

在未有采纳lock语句的景象下,三个线程操作共享数据,最终获得的结果未有一个会正确。

 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 }

应用lock语句,修改DoTheJob()方法,现在才能得到正确的结果。

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类用于使变量的简要语句原子化。

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

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

选取Interlocked类能够更快。

 

3、Monitor类

lock语句由C#编译器解析为利用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语句的亮点是:能够透过调用TryEnter()方法添加二个等候被锁定的超时值。

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

争论于Monitor垃圾回收导致过高的系统开发,使用SpinLock结构就能使得下降系统开发。SpinLock的行使办法与Monitor卓殊相似,但因为SpinLock是布局所以在把变量赋值为另二个变量会创制多少个副本。

 

5、WaitHandle基类

WaitHandle是3个虚幻基类,用于等待2个实信号的装置。能够等待差异的非能量信号,因为WaitHandle是多个基类,能够从中派生1些类。

 

6、Mutex类

Mutex(mutual exclusion,互斥)是.NET
Framework中提供跨七个线程同步访问的一个类。

在Mutex类的构造函数中,能够指定互斥是不是最初由主调线程拥有,定义互斥的名目,获得互斥是还是不是留存的新闻。

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

系统能够辨认著名称的排外,可以接纳它来禁止应用程序运行四遍。

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

实信号量是一种计数的互斥锁。假使需求限制能够访问可用能源的线程数,实信号量就很有用。

.NET四.5为功率信号量功能提供了五个类Semaphore和SemaphoreSlim。Semaphore类能够命名,使用系统范围内的能源,允许在分化进度之间联合。SemaphoreSlim类是对较短等待时间开始展览了优化的轻型版本。

 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

与排斥和非功率信号量对象一样,事件也是二个系统范围内的能源协同方法。为了从托管代码中央银行使系统事件,.NET
Framework在System.Threading名称空间中提供了马努alReset伊芙nt、AutoReset伊夫nt、马努alReset伊夫ntSlim和Countdown伊夫nt类。

C#中event关键字与那里的event类未有其余关联。

 

9、Barrier类

对此联合,Barrier类非常适用于其山东中华工程公司作有多少个职分分支且之后又须求联合工作的景况。

 

10、ReaderWriterLockSlim类

为了使锁定机制允许锁定八个读取器访问有些能源,能够采用ReaderWriterLockSlim类。

 

(九)Timer类

.NET
Framework提供了几个Timer类,用于在某些时刻间隔后调用某些方法。System.Threading.提姆er、System.提姆ers.Timer、System.WIndows.Forms.Timer、System.Web.UI.Timer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成千成万救助。不过,这一个类不能够平素帮衬数据流的处理,以及互动转换数据。那种场所下,使用System.Threading.Tasks.Dataflow名称空间中的相关类来拍卖。

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