线程同步各样锁,线程同步

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三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实际上就是计时难点。

多个线程同时访问共享数据时,线程同步能预防数据损坏。之所以要强调还要,是因为线程同步难题实际上正是计时难题。

 1)原子操作(Interlocked):所有办法都是实践一次原子读取或二回写入操作。

  • 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,要是不当欢迎各位批评指正!

不需求线程同步是最地道的意况,因为线程同步一般很麻烦,涉及到线程同步锁的得到和刑满释放解除劳教,不难遗漏,而且锁会花费品质,获取和释放锁都亟需时间,最后锁的玩法就在于一次只好让1个线程访问数据,那么就会卡住线程,阻塞线程就会让额外的线程发生,阻塞愈多,线程更多,线程过多的流弊就不谈了。

不需求线程同步是最美妙的情状,因为线程同步一般很麻烦,涉及到线程同步锁的收获和刑释,简单遗漏,而且锁会消耗质量,获取和刑满释放解除劳教锁都亟待时日,最终锁的玩法就在于1次只能让多个线程访问数据,那么就会堵塞线程,阻塞线程就会让额外的线程发生,阻塞越来越多,线程越来越多,线程过多的弊病就不谈了。

  2)lock()语句:防止锁定public类型,不然实例将超越代码控制的范围,定义private对象来锁定。


因此可防止止线程同步的话就相应去幸免,尽量不要去行使静态字段这样的共享数据。

据此能够幸免线程同步的话就相应去幸免,尽量不要去采纳静态字段那样的共享数据。

  3)Monitor达成线程同步


类库和线程安全

类库和线程安全

    通过Monitor.Enter() 和
Monitor.Exit()完结排它锁的收获和刑释,获取之后独占财富,分化意任何线程访问。

1.1 简介

本章介绍在C#中落到实处线程同步的两种方式。因为多个线程同时访问共享数据时,大概会导致共享数据的破坏,从而致使与预期的结果不适合。为了缓解那几个题材,所以须求用到线程同步,也被俗称为“加锁”。不过加锁相对不对提升质量,最多也便是不增不减,要兑现质量不增不减还得靠高品质的同步源语(Synchronization
Primitive)。不过因为毋庸置疑永远比速度更首要,所以线程同步在好几场景下是必须的。

线程同步有三种源语(Primitive)构造:用户情势(user –
mode)
根本格局(kernel –
mode)
,当财富可用时间短的气象下,用户情势要优于基础方式,可是若是长日子不能够收获财富,可能说长日子处在“自旋”,那么内核形式是相对来说好的选料。

唯独大家意在全体用户情势和根本情势的独到之处,大家把它叫做掺杂构造(hybrid
construct)
,它拥有了二种形式的长处。

在C#中有多样线程同步的机制,平日能够遵守以下依次进行精选。

  1. 万一代码能由此优化能够不开始展览同步,那么就不要做一道。
  2. 利用原子性的Interlocked方法。
  3. 使用lock/Monitor类。
  4. 采取异步锁,如SemaphoreSlim.WaitAsync()
  5. 行使别的加锁机制,如ReaderWriterLockSlim、Mutex、Semaphore等。
  6. 倘使系统提供了*Slim本子的异步对象,那么请采纳它,因为*Slim本子全体都以混合锁,在进入基础形式前落到实处了某种情势的自旋。

在共同中,一定要留意幸免死锁的发出,死锁的发出必须满意以下4当中央标准,所以只供给破坏任意2个尺码,就可防止发生死锁。

  1. 排他或互斥(Mutual
    exclusion):二个线程(ThreadA)独占多个能源,没有此外线程(ThreadB)能取得相同的财富。
  2. 占据并等候(Hold and
    wait):互斥的二个线程(ThreadA)请求获取另八个线程(ThreadB)占有的能源.
  3. 不可超越(No
    preemption):三个线程(ThreadA)占有能源不可能被挟持拿走(只可以等待ThreadA主动释放它的财富)。
  4. 循环等待条件(Circular wait
    condition):八个或三个线程构成二个循环等待链,它们锁定四个或多少个一样的资源,每一个线程都在等待链中的下三个线程占有的能源。

.net类库保障了有着静态方法都以线程安全的,也正是说五个线程同时调用八个静态方法,不会发生多少被弄坏的场所。

.net类库保险了具有静态方法都以线程安全的,也便是说多个线程同时调用贰个静态方法,不会产生多少被损坏的意况。

    还有一个TryEnter方法,请求不到能源时不会卡住等待,可以设置超时时间,获取不到直接再次回到false。

1.2 执行基本原子操作

CLKoleos保险了对这么些数据类型的读写是原子性的:Boolean、Char、(S)Byte、(U)Int16、(U)Int32、(U)IntPtr和Single。不过只要读写Int64可能会发生读取撕裂(torn
read)的难点,因为在三十六位操作系统中,它要求实施一遍Mov操作,不恐怕在1个年华内实行到位。

那么在本节中,就会珍视的牵线System.Threading.Interlocked类提供的艺术,Interlocked类中的各个方法都以推行三回的读取以及写入操作。更加多与Interlocked类相关的材质请参见链接,戳一戳.aspx)本文不在赘述。

演示代码如下所示,分别使用了二种格局开始展览计数:错误计数格局、lock锁情势和Interlocked原子方式。

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();
}

运维结果如下所示,与预期结果基本吻合。

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并不能够担保拥有实例方法线程安全。因为一般情况下实例成立后唯有成立的线程能访问到,除非后来将实例的引用传给了一个静态变量,大概将引用传给了线程池的行列或然职责,那么此时可能就要考虑用线程同步了。

并不能够保证拥有实例方法线程安全。因为一般情状下实例创设后唯有成立的线程能访问到,除非后来将实例的引用传给了一个静态变量,或许将引用传给了线程池的队列可能任务,那么此时说不定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差不离一模一样,然则Mutex一块对文件或许其余跨过程的能源开始展览走访,也便是说Mutex是可跨进度的。因为其特色,它的一个用途是限量应用程序不能够同时运维多少个实例。

Mutex目的辅助递归,也便是说同三个线程可反复获得同多少个锁,那在后面演示代码中可观察到。由于Mutex的基类System.Theading.WaitHandle实现了IDisposable接口,所以当不必要在使用它时要注意进行财富的假释。越来越多材料:戳一戳

以身作则代码如下所示,简单的示范了怎样创制单实例的应用程序和Mutex美高梅开户网址 ,递归获取锁的落到实处。

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!");
        }
    }
}

运营结果如下图所示,打开了五个应用程序,因为使用Mutex贯彻了单实例,所以第3个应用程序不能够赢得锁,就会显得已有实例正在周转

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Console类包蕴3个静态字段,类的很多艺术都要拿走和刑满释放解除劳教这些指标上的锁,确认保障只有2个线程访问控制台。

Console类包涵一个静态字段,类的多多艺术都要赢得和刑满释放解除劳教那几个指标上的锁,确定保证唯有三个线程访问控制台。

    当对财富操作读多写少的时候,为了提升财富的利用率,让读操作锁为共享锁,四个线程能够并发读取财富,而写操作为独占锁,只允许叁个线程操作。

1.4 使用SemaphoreSlim类

SemaphoreSlim类与事先涉嫌的一起类有锁分裂,以前涉嫌的同步类都以排斥的,相当于说只同意1个线程举办访问能源,而SemaphoreSlim是能够允许四个访问。

在前头的有的有关系,以*Slim终极的线程同步类,都以办事在混合格局下的,也正是说开首它们都以在用户情势下”自旋”,等产生第叁遍竞争时,才切换成基础方式。可是SemaphoreSlim不同于Semaphore类,它不协助系统信号量,所以它不可能用来进度之间的同步

此类应用比较简单,演示代码演示了伍个线程竞争访问只同意5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,可知前五个线程立刻就取获得了锁,进入了临界区,而除此以外七个线程在等待;等有锁被保释时,才能进入临界区。美高梅开户网址 3

基元用户形式和根本格局结构(这一片段看不亮堂能够先看看后边的用户方式和基础方式的讲课,就会分晓了)

基元用户形式和基础形式结构(这一部分看不知道能够先看看前面包车型大巴用户方式和根本格局的执教,就会知道了)

  5)事件(伊夫nt)类实现联机

1.5 使用AutoResetEvent类

AutoResetEvent叫自动重置事件,固然名称中有事件一词,不过重置事件和C#中的委托没有其余涉及,那里的风浪只是由基础维护的Boolean变量,当事件为false,那么在事变上等待的线程就卡住;事件成为true,那么阻塞解除。

在.Net中有三种此类事件,即AutoResetEvent(自动重置事件)ManualResetEvent(手动重置事件)。那两边均是使用水源方式,它的区别在于当重置事件为true时,自行重置事件它只唤醒3个封堵的线程,会自动将事件重置回false,造成其他线程继续阻塞。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

线程同步各样锁,线程同步。因为以上的原委,所以在无数文章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贯彻四个线程的相互同步。

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使用的最简易的结构。

基元是指可以在代码中选用的最简单易行的布局。

    事件类有三种情形,终止景况和非终止状态,终止意况时调用WaitOne能够请求成功,通过Set将时刻状态设置为平息情况。

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差异的地方就是急需手动重置事件,相当于调用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:用户形式和根本格局。应尽可能利用基元用户方式协会,它们的速度鲜明大于内核形式的协会。

有二种基元构造:用户方式和基础形式。应尽大概采取基元用户形式协会,它们的速度显明大于内核格局的结构。

    1)AutoReset伊芙nt(自动重置事件)

1.7 使用CountDownEvent类

CountDownEvent类内部协会接纳了二个ManualResetEventSlim对象。那么些布局阻塞1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访问,而是只有当计数为0时才允许访问。

此处供给注意的是,当CurrentCount变为0时,那么它就不能够被转移了。为0以后,Wait()方法的短路被免去。

演示代码如下所示,只有当Signal()艺术被调用二回之后,Wait()方法的隔绝才被清除。

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();
}

运行结果如下图所示,可知唯有当操作1和操作2都做到之后,才实施输出全体操作都完毕。

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那是因为它们选取卓殊的CPU指令来协调线程,意味着和谐是在硬件上发出的,也表示操作系统永远检查和测试不到四个线程在基元用户情势的布局上围堵了。

那是因为它们接纳异乎平常的CPU指令来协调线程,意味着和谐是在硬件上发生的,也代表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。

    2)马努alReset伊芙nt(手动重置事件)

1.8 使用Barrier类

Barrier类用于缓解一个13分罕见的难题,通常相似用不上。Barrier类控制一名目繁三十二线程实行阶段性的并行工作。

要是未来互相工作分为1个级次,每一种线程在做到它本身那有个别阶段1的工作后,必须停下来等待其余线程实现阶段1的做事;等具有线程均做到阶段1行事后,各类线程又开端运转,实现阶段2办事,等待其余线程全体到位阶段2干活后,整个流程才甘休。

以身作则代码如下所示,该代码演示了四个线程分等级的完成工作。

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();
    }
}

运营结果如下所示,当“艺人”线程达成后,并不曾及时甘休,而是等待“钢琴家”线程结束,当”钢琴家”线程甘休后,才起来第叁等级的办事。

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除非操作系统内核才能截至叁个线程的运行。

只有操作系统内核才能甘休二个线程的周转。

  6)信号量(Semaphore)

1.9 使用ReaderWriterLockSlim类

ReaderWriterLockSlim类重点是竭泽而渔在一些场景下,读操作多于写操作而采取一些互斥锁当五个线程同时做客财富时,唯有二个线程能访问,导致质量小幅下落。

假设持有线程都梦想以只读的法子访问数据,就一直未曾须求阻塞它们;若是2个线程希望修改数据,那么这一个线程才必要独占访问,那就是ReaderWriterLockSlim的卓著应用场景。这一个类就好像下边那样来决定线程。

  • 二个线程向数据写入是,请求访问的其余具有线程都被封堵。
  • 3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封堵。
  • 写入线程甘休后,要么解除二个写入线程的堵塞,使写入线程能向数据对接,要么解除所有读取线程的隔阂,使它们能并发读取多少。如若线程没有被封堵,锁就足以进入自由使用的意况,可供下一个读线程或写线程获取。
  • 从数据读取的有所线程结束后,三个写线程被免除阻塞,使它能向数据写入。假诺线程没有被封堵,锁就可以进去自由使用的情况,可供下一个读线程或写线程获取。

ReaderWriterLockSlim还支持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,而且存在不少难题,没有供给去行使。

演示代码如下所示,创制了1个读线程,二个写线程,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();
        }
    }
}

运行结果如下所示,与预期结果符合。

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于是在用户格局下运作的线程只怕被系统抢占。

就此在用户情势下运转的线程恐怕被系统抢占。

      信号量是由基础对象保险的int变量,为0时,线程阻塞,大于0时解除阻塞,当一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是二个常用的老婆当军情势的类,它被规划成采用用户情势等待一段时间,人后切换至基本格局以节约CPU时间。

它的施用卓殊不难,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");
}

运行结果如下两图所示,首先程序运转在模仿的用户形式下,使CPU有3个指日可待的峰值。然后接纳SpinWait干活在混合形式下,首先标志变量为False远在用户格局自旋中,等待以后进入基础格局。

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于是也能够用基本格局协会,因为线程通过基础格局的结构获取别的线程拥有的财富时,Windows会阻塞线程以制止它浪费CPU时间。当财富变得可用时,Windows会复苏线程,允许它访问财富。

故而也足以用基本模式结构,因为线程通过基础情势的结构获取其余线程拥有的财富时,Windows会阻塞线程避防止它浪费CPU时间。当财富变得可用时,Windows会恢复线程,允许它访问能源。

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

参考书籍

正文首要参考了以下几本书,在此对那一个作者表示诚挚的多谢您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
演示源码下载

但是线程从用户情势切换来基础格局(或相反)会导致巨大的脾气损失。

只是线程从用户情势切换来根本情势(或相反)会导致巨大的习性损失。

  7)互斥体(Mutex)

作者水平有限,假诺不当欢迎各位批评指正!

对于在八个结构上等候的线程,假如占有构造的这些线程不自由它,前者就恐怕直接不通。构造是用户格局的布局意况下,线程会一向在八个CPU上运维,称为“活锁”。若是是基础情势的构造,线程会一贯不通,称为“死锁”。

对于在二个布局上等待的线程,如若占有构造的这些线程不自由它,前者就恐怕直接不通。构造是用户形式的构造情状下,线程会一向在四个CPU上运转,称为“活锁”。假如是水源方式的布局,线程会一贯不通,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,而死锁只浪费内部存储器。

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,而死锁只浪费内部存款和储蓄器。

   8)跨进度间的联合

而掺杂构造具有两者之长,在未曾竞争的情形下,那个结构相当慢且不会堵塞(仿佛用户情势的布局),在设有对结构的竞争的事态下,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,在没有竞争的动静下,那些结构十分的快且不会阻塞(就如用户形式的结构),在存在对结构的竞争的图景下,它会被操作系统内核阻塞。(下一章讲)

      通过设置同步对象的称呼就能够达成系统级的一道,不相同应用程序通过同步对象的称谓识别分化同步对象。

用户方式组织

用户形式组织

CL宝马X3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。

CLR保险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。

那意味变量中的全体字节都以一遍性读取或写入。(举个反例,对于一个Int64静态变量起先化为0,一个线程写它的时候只写了一半,另1个线程读取的时候读取到的是中间状态。可是话说回来,貌似陆拾肆个人机器二回性读取陆15个人,是或不是在这些时候Int64也会编制程序原子性呢,未证实,可是不影响大家领略。)

那象征变量中的全体字节都以一遍性读取或写入。(举个反例,对于1个Int64静态变量起始化为0,贰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。可是话说回来,貌似60位机器2回性读取61个人,是否在那个时候Int64也会编程原子性呢,未表达,但是不影响大家理解。)

本章讲解的基元用户情势组织就在于规划好那么些原子性数据的读取/写入时间。

本章讲解的基元用户情势组织就在于规划好这么些原子性数据的读取/写入时间。

实际这么些组织也能够强制为Int32和Double那些项目数据举办原子性的统一筹划好时刻的造访。

其实这个构造也足以强制为Int32和Double这么些体系数据开始展览原子性的安排好时刻的造访。

有三种基元用户方式线程同步构造

有二种基元用户格局线程同步构造

  • 易变构造
  • 互锁构造
  • 易变构造
  • 互锁构造

怀有易变和互锁构造都须求传递对含有简单数据类型的一个变量的引用(内存地址)。

不无易变和互锁构造都要求传递对含蓄简单数据类型的三个变量的引用(内部存款和储蓄器地址)。

易变构造

易变构造

在讲易变构造从前,得先讲贰个难点,正是代码优化的题材。

在讲易变构造在此之前,得先讲一个题材,便是代码优化的题材。

事先大家讲过C#编写翻译器,JIT编写翻译器,CPU都或许会优化代码,典型的事例就是Timer的接纳,贰个Timer对象在后续没有运用的情形下,大概直接被优化掉了,根本不会定时执行回调函数。

前面大家讲过C#编译器,JIT编写翻译器,CPU都大概会优化代码,典型的例子就是Timer的运用,三个提姆er对象在一而再没有行使的场合下,只怕间接被优化掉了,根本不会定时执行回调函数。

而这么些优化职能是很难在调节和测试的时候看出来,因为调节和测试的时候并没有对代码进行优化。

而这个优化作用是很难在调节和测试的时候看出来,因为调节和测试的时候并不曾对代码实行优化。

而三十二线程也会造成那样的难题,比如2个线程回调函数用到有些静态变量后,且并不改变那一个变量,那么或然就会进展优化,认为那几个变量的值不变,让其一贯优化成固定的值。而你本来的指标实在另二个线程中改变这几个静态变量的值,今后您的转移也起不断效果看了。

而二十多线程也会导致那样的题材,比如3个线程回调函数用到某些静态变量后,且并不转移这么些变量,那么大概就会议及展览开优化,认为那几个变量的值不变,让其直接优化成固定的值。而你本来的目标实在另2个线程中改变那个静态变量的值,今后你的更动也起绵绵效果看了。

再者以下这样的代码而言或者因为代码的履行顺序差异而出现当先预想的结果。

并且以下那样的代码而言大概因为代码的实行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);

        }    

像上边的代码,Thread1和Thread2方法分别在多少个线程中循环运维。

像上边的代码,Thread1和Thread2方法分别在七个线程中循环运维。

安分守己我们预测的结果是,当Thread1运维完了,那么Thread2就会检查和测试到您2了,然后就打字与印刷本身是2.

安分守纪大家估摸的结果是,当Thread1运转完了,那么Thread2就会检查和测试到你2了,然后就打印本身是2.

可是因为编译器优化的来由,you=2和me=2的逐一完全是能够反过来的,那么超越写了you=2后,me=2那句代码还没执行,此时Thread2已经早先检查和测试到you==2了,那么此时打印的话,会显示作者不是2,是0.

唯独因为编写翻译器优化的因由,you=2和me=2的各样完全是能够扭转的,那么超越写了you=2后,me=2那句代码还没执行,此时Thread2已经开首检查和测试到you==2了,那么此时打字与印刷的话,会显得自个儿不是2,是0.

要么Thread第11中学的顺序没有变,而Thread2中的顺序变了,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,而此刻Thread1运维了,即便给了me为2,但是线程2的寄存器中曾经存为0了,所以未读取,那么此时结果还是是你是2,而自身不是2;

大概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能够被优化的,编译器在Thread1未运转时,先读了me的值为0,而那时Thread1运行了,就算给了me为2,不过线程2的寄存器中一度存为0了,所以未读取,那么此时结果照旧是你是2,而自小编不是2;

要消除这几个题目就引入了大家的易变构造,那须要精通到多少个静态类System.Threading.Volatile,它提供了八个静态方法Write和Read。

要缓解那几个题材就引入了大家的易变构造,那亟需驾驭到二个静态类System.Threading.Volatile,它提供了四个静态方法Write和Read。

那多少个法子比较优异,它们会禁止C#编写翻译器,JIT编写翻译器和CPU平日执行的部分优化。

那三个措施比较特殊,它们会禁止C#编写翻译器,JIT编写翻译器和CPU平日执行的一部分优化。

实际的兑今后于,Write方法会保障函数中,全部在Write方法在此之前实施的数额读写操作都在Write方法写入此前就实施了。

现实的贯彻在于,Write方法会保险函数中,全部在Write方法在此以前实施的数目读写操作都在Write方法写入以前就进行了。

而Read方法会有限支撑函数中,全体在Read方法执行之后的数据读写操作,一定实在Read方法执行后才开始展览。

而Read方法会有限支撑函数中,全部在Read方法执行之后的多少读写操作,一定实在Read方法执行后才进行。

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);

        }

那时因为Volatile.Write使编写翻译器会确认保证函数中,全数在Write方法从前实施的数据读写操作都在Write方法写入从前就执行了。

那会儿因为Volatile.Write使编写翻译器会保障函数中,全体在Write方法在此之前实施的多少读写操作都在Write方法写入此前就举行了。

也正是说编写翻译器不会在实践的时候将you=2放在me=2前面了。解决了从前说的首先种境况。

也等于说编写翻译器不会在实施的时候将you=2放在me=2前面了。化解了从前说的第②种意况。

而Volatile.Read保险函数中,全数在Read方法执行之后的多少读写操作,一定实在Read方法执行后才举行。

而Volatile.Read保险函数中,全体在Read方法执行之后的数码读写操作,一定实在Read方法执行后才开始展览。

也正是说me读取肯定在有读取数据的末尾,也就化解了前头说的第二种情状。

也便是说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。

可是正如您所观察的,那很难知晓,关键是投机用到品种中都会以为真蛋疼,还得百度时而探望是或不是Read和Write的保管记混了。

不过正如你所见到的,那很难通晓,关键是协调用到花色中都会觉得真蛋疼,还得百度时而探视是还是不是Read和Write的管教记混了。

之所以为了简化编程,C#编写翻译器提供了volatile关键字,它能够动用于事先涉嫌的那个原子性的简练类型。

故此为了简化编制程序,C#编写翻译器提供了volatile关键字,它能够运用于事先涉嫌的这么些原子性的粗略类型。

volatile表明后,JIT编写翻译器会确认保证易变字段都是以易变读取和写入的法子举行,不必显示调用Read和Write。(也正是说只要用了volatile,那么me=2的职能正是Volatile.Write(ref
me,2),同理读也是千篇一律)

volatile注明后,JIT编写翻译器会确定保障易变字段都以以易变读取和写入的不二法门展开,不必展现调用Read和Write。(约等于说只要用了volatile,那么me=2的效益就是Volatile.Write(ref
me,2),同理读也是一致)

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,确定保障字段的有着读写操作都在内部存款和储蓄器中实行。

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,确认保障字段的保有读写操作都在内部存款和储蓄器中开展。

今天再改写在此以前的代码:

今昔再改写在此以前的代码:

        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);

        }

而是笔者却表示并不爱好volatile关键字,因为出现上述所说的景况的可能率非常的低,并且volatile禁止优化后对品质会有震慑。且C#不援助以传引用的方法传送volatile变量给有些函数。

只是小编却表示并不希罕volatile关键字,因为现身上述所说的场地的票房价值相当的低,并且volatile禁止优化后对质量会有震慑。且C#不补助以传引用的情势传递volatile变量给有个别函数。

互锁构造

互锁构造

商量互锁构造,就要说System.Threading.Interlocked类提供的主意。

合计互锁构造,就要说System.Threading.Interlocked类提供的措施。

以此类中的每个方法都施行三回原子性的读恐怕写操作。

其一类中的各个方法都履行一次原子性的读只怕写操作。

以此类中的全数办法都创立了完全的内部存款和储蓄器栅栏,也便是说调用有些Interlocked方法以前的其他变量写入都在那一个Interlocked方法调用此前实施,而以此调用之后的其余变量读取都在这么些调用之后读取。

本条类中的所有办法都制造了整机的内部存储器栅栏,也正是说调用有个别Interlocked方法之前的其它变量写入都在那些Interlocked方法调用以前实施,而那一个调用之后的其余变量读取都在那一个调用之后读取。

它的法力就等于此前的Volilate的Read和Write的机能加在一起。

它的功能就等于在此以前的Volilate的Read和Write的成效加在一起。

小编推荐应用Interlocked的艺术,它们不但快,而且也能做过多作业,比不难的加(Add),自增(Increment),自减(Decrement),调换(Exchange)。

小编推荐应用Interlocked的点子,它们不但快,而且也能做过多作业,比简单的加(Add),自增(Increment),自减(Decrement),交流(Exchange)。

Interlocked的措施固然好用,但重要用以操作Int类型。

Interlocked的方式就算好用,但重点用以操作Int类型。

假诺想要原子性地操作类对象中的一组字段,那么可以用以下方法实现:

若是想要原子性地操作类对象中的一组字段,那么能够用以下方法完结:

/// <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();
        }
    }

地点的代码原理正是,当三个线程调用Enter后,那么就会return,并置m_ResourceInUse为1,此时期表财富被占用了。

地点的代码原理正是,当一个线程调用Enter后,那么就会return,并置m_ResourceInUse为1,此时期表财富被占用了。

设若其余3个线程再调用Enter,那么获得的m_ResourceInUse为1,所以不会回去,就不止实践循环,直到第③个线程调用Leave函数,将m_ResourceInUse置为0。

就算别的八个线程再调用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⑩个线程调用Leave函数,将m_ResourceInUse置为0。

规律很简短,但相信看这么些格局的人也理应很明亮了,也正是说只要首个线程不脱离,其它具有的线程都要不停开始展览巡回操作(术语为自旋)。

原理极粗略,但相信看这一个情势的人也应有很精晓了,相当于说只要第叁个线程不脱离,其它具有的线程都要不断拓展巡回操作(术语为自旋)。

之所以自旋锁应该是用于掩护那几个会履行得可怜快的代码区域。(且毫无用在单CPU机器上,因为占有锁的线程不能够十分的快释放锁)

故此自旋锁应该是用来维护那个会实施得拾叁分快的代码区域。(且毫无用在单CPU机器上,因为占有锁的线程无法高效释放锁)

万一占有锁的线程优先级地狱想要获取锁的线程,那么那就造成占有锁的线程可能一向没机会运维,更别提释放锁了。(那就是活锁,前边也涉及了)

要是占有锁的线程优先级鬼世界想要获取锁的线程,那么那就导致占有锁的线程大概根本没机会运转,更别提释放锁了。(这正是活锁,前边也论及了)

实在FCL就提供了八个近乎的自旋锁,相当于System.Threading.SpinLock结构,并且如故用了SpinWait结构来增长品质。

事实上FCL就提供了多少个像样的自旋锁,也便是System.Threading.SpinLock结构,并且照旧用了SpinWait结构来提升品质。

由于SpinLock和事先大家本身写的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和以前大家和好写的SimpleSpinLock都以结构体,也正是说他们都以值类型,都是轻量级且内部存储器友好的。

而是并非传递它们的实例,因为值类型会复制,而你将错过全体的联名。

不过并非传递它们的实例,因为值类型会复制,而你将错过全数的一道。

骨子里Interlocked.CompareExchange本来就能够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3个泛型方法。

实际Interlocked.CompareExchange本来就足以不仅仅用于操作整数,还能用来操作其余原子性的基元类型,他还有3个泛型方法。

它的效果是,比较第3个参数和第①个参数,假使双方对等,那么将第贰个参数的值赋给第叁个参数,并赶回第二个参数在此之前的值。

它的机能是,比较第①个参数和第1个参数,借使双方对等,那么将第一个参数的值赋给第①个参数,并赶回第二个参数在此以前的值。

水源格局结构

基本形式协会

根本形式比用户形式慢,这一个是足以预言的,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,也就理解怎么慢了。

水源格局比用户格局慢,这些是能够预感的,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,也就询问怎么慢了。

唯独从前也介绍过了,内核格局也富有用户格局所不抱有的优点:

然则在此以前也介绍过了,内核形式也有所用户方式所不富有的帮助和益处:

  • 水源格局的布局检查和测试到二个能源上的竞争,windows会阻塞输掉的线程,使她不会像从前介绍的用户格局那样“自旋”(也便是老大不断循环的鬼),那样也就不会向来占着贰个CPU了,浪费财富。
  • 基础形式的协会可完毕本机和托管线程相互之间的联手
  • 基本形式的组织可同台在相同台机器的区别进程中运作的线程。
  • 基本方式的组织可选拔安全性设置,幸免未经授权的帐户访问它们。
  • 线程可径直不通,直到集合中具备内核方式结构可用,或直到集合中的任何内核形式组织可用
  • 在根本格局的布局上围堵的线程可钦赐超时值;钦点时间内访问不到希望的能源,线程就足以清除阻塞并执行职分。
  • 基础情势的协会检查和测试到1个资源上的竞争,windows会阻塞输掉的线程,使他不会像从前介绍的用户形式那样“自旋”(约等于这几个不断循环的鬼),那样也就不会直接占着三个CPU了,浪费能源。
  • 基本格局的构造可实现本机和托管线程相互之间的一道
  • 根本方式的结构可同台在同样台机械的分歧进程中运作的线程。
  • 根本格局的结构可选用安全性设置,制止未经授权的帐户访问它们。
  • 线程可平素不通,直到集合中有所内核形式协会可用,或直到集合中的任何内核形式结构可用
  • 在基本形式的构造上围堵的线程可内定超时值;钦点时间内访问不到梦想的能源,线程就足以排除阻塞并施行任务。

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五头基础上成立而来的。

事件和信号量是三种基元内核情势线程同步构造,至于互斥体什么的则是在这两边基础上树立而来的。

System.Threading命名空间提供了一个虚无基类WaitHandle。那一个不难的类唯一的作用正是包装2个Windows内核查象句柄。(它有部分派生类伊夫ntWaitHandle,AutoReset伊夫nt,ManualReset伊夫nt,Semaphore,Mutex)

System.Threading命名空间提供了二个架空中基地类WaitHandle。那些大约的类唯一的意义就是包裹三个Windows内核对象句柄。(它有一部分派生类伊芙ntWaitHandle,AutoReset伊芙nt,马努alReset伊夫nt,Semaphore,Mutex)

WaitHandle基类内部有一个SafeWaitHandle字段,它兼容多个Win32基本对象句柄。

WaitHandle基类内部有2个SafeWaitHandle字段,它包容一个Win32水源对象句柄。

这几个字段在构造3个现实的WaitHandle派生类时开端化。

本条字段在结构三个有血有肉的WaitHandle派生类时开首化。

在二个基石形式的构造上调用的各样方法都代表一个完好的内部存款和储蓄器栅栏。(在此之前也说过了,表示调用这几个点子此前的任何变量的写入都必须在此方法前成功,调用那个措施之后的其它变量的读取都必须在此措施后形成)。

在1个基本格局的结构上调用的各类方法都意味一个全体的内部存款和储蓄器栅栏。(以前也说过了,表示调用那个艺术在此之前的其余变量的写入都不能够不在此形式前形成,调用那些方法之后的别的变量的读取都必须在此办法后成功)。

其一类中的方法就不具体介绍了,基本上那么些办法的首要功效吗个就是调用线程等待1个或多个底层基础对象收取信号。

本条类中的方法就不现实介绍了,基本上这一个方法的要害成效吗个正是调用线程等待叁个或多个底层基础对象收取信号。

只是要专注在等待七个的方法(即WaitAll和WiatAny那种)中,传递的基业数组参数,数组最大因素数不可能超过64,不然会12分。

只是要注意在等候多少个的措施(即WaitAll和WiatAny那种)中,传递的基础数组参数,数组最大因素数不能够抢先64,不然会相当。

要害讲一下七个内核构造,也是前边WaitHandle的八个一直接轨派生类:

关键讲一下四个内核构造,也是前边WaitHandle的四个一直接轨派生类:

  • EventHandle(Event构造)

    • 事件实际上正是由基本维护的Boolean变量。为false就卡住,为true就免去阻塞。
    • 有二种事件,即活动重置事件(AutoReset伊夫nt)和手动重置事件(马努alReset伊夫nt)。差距就在于是不是在接触三个线程的堵塞后,将事件自动重置为false。
    • 用自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不行自旋锁绝相比,调用方法同样。

  • 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时接触阻塞。信号量上伺机的线解除阻塞时,信号量自动减1.
    • 同样三个事例来代表,与地点代码相比较之后更清楚:(信号量最大值设置为1的话,且释放的时候也只释放3个的话,那么实际上和事件效果一样)

       /// <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的华语正是互斥体。代表了3个排斥的锁。
    • 互斥体有二个外加的逻辑,Mutex会记录下线程的ID值,假诺释放的时候不是那么些线程释放的,那么就不会自由掉,并且还会抛相当。
    • 互斥体实际上在保卫安全二个递归计数,3个线程当前有着四个Mutex,而后该线程再度在Mutex等待,那么此计数就会递增,而线程调用ReleaseMutex会造成递减,惟有计数递减为0,那么这一个线程才会解决阻塞。另二个线程才会称呼该Mutex的持有者
    • Mutex对象急需卓殊的内部存款和储蓄器来包容那么些记录下来的ID值和计数音讯,并且锁也会变得更慢了。所以众多少人防止用Mutex对象。
    • 一般而言几个方法在应用二个锁时调用了另贰个办法,那一个办法也要用到锁,那么就能够设想用互斥体。因为用事件那种基础构造方法的话,在调用的另3个艺术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();
              }
          }
      

      像上述的那种结构假设简单得用事件来写就会有标题,但是并不是不能用事件去递归完成,而且只要用以下的法子递归实现效益反而会更好:

    • 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();
              }
          }
      

      地方的代码其实很好搞懂,就是用事件把Mutex的玩法自个儿达成了。但是下边包车型大巴代码之所以比Mutex快,是因为那些代码都是用托管代码在落到实处,而不是像Mutex一样用基本代码,仅仅唯有调用事件组织的办法时才会用到根本代码。

  • EventHandle(Event构造)

    • 事件其实正是由基础维护的Boolean变量。为false就不通,为true就撤废阻塞。
    • 有三种事件,即自行重置事件(AutoReset伊芙nt)和手动重置事件(马努alReset伊夫nt)。不一致就在于是还是不是在触及一个线程的鸿沟后,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();
              }
          }
      

      此示例能够和后边的可怜自旋锁绝比较,调用方法一致。

  • Semaphore(Semaphore构造)

    • Semaphore的英文正是信号量,其实是由基础维护的Int32变量。信号量为0时,在信号量上伺机的线程阻塞,信号量大于0时触及阻塞。信号量上等待的线解除阻塞时,信号量自动减1.
    • 如出一辙三个例子来代表,与地点代码相比较之后更明显:(信号量最大值设置为1的话,且释放的时候也只释放二个来说,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的中文就是互斥体。代表了一个排斥的锁。
    • 互斥体有3个卓殊的逻辑,Mutex会记录下线程的ID值,借使释放的时候不是其一线程释放的,那么就不会放出掉,并且还会抛分外。
    • 互斥体实际上在维护3个递归计数,两个线程当前有所3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,那么那些线程才会消除阻塞。另1个线程才会称呼该Mutex的全数者
    • Mutex对象须要额外的内部存款和储蓄器来包容那叁个记录下来的ID值和计数音信,并且锁也会变得更慢了。所以众多个人防止用Mutex对象。
    • 不足为奇八个措施在选择2个锁时调用了另贰个措施,这么些方法也要用到锁,那么就能够考虑用互斥体。因为用事件那种基础构造方法的话,在调用的另二个方法中用到锁就会造成短路,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();
              }
          }
      

      像上述的那种布局若是不难得用事件来写就会有标题,然则并不是无法用事件去递归完毕,而且一旦用以下的方法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的玩法自身完成了。然则下边包车型地铁代码之所以比Mutex快,是因为那么些代码都以用托管代码在完毕,而不是像Mutex一样用基本代码,仅仅唯有调用事件组织的法卯时才会用到基础代码。

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