多线程编程体系,线程同步各种锁

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四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莫过于正是计时难题。

多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便是计时难点。

 1)原子操作(Interlocked):全数办法都以执行一遍原子读取或贰回写入操作。

  • 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
  • 参考书籍
  • 小编水平有限,若是不当欢迎各位批评指正!

不要求线程同步是最地道的景观,因为线程同步一般很麻烦,涉及到线程同步锁的拿走和释放,不难遗漏,而且锁会花费品质,获取和假释锁都亟待时刻,最终锁的玩法就在于三遍只可以让三个线程访问数据,那么就会阻塞线程,阻塞线程就会让额外的线程发生,阻塞更加多,线程更加多,线程过多的坏处就不谈了。

不必要线程同步是最完美的景色,因为线程同步一般很麻烦,涉及到线程同步锁的获得和刑满释放解除劳教,不难遗漏,而且锁会损耗质量,获取和释放锁都亟需时间,最终锁的玩法就在于一遍只好让三个线程访问数据,那么就会堵塞线程,阻塞线程就会让额外的线程发生,阻塞更加多,线程越多,线程过多的流弊就不谈了。

  2)lock()语句:制止锁定public类型,否则实例将过量代码控制的界定,定义private对象来锁定。


就此可以制止线程同步的话就应有去幸免,尽量不要去选用静态字段那样的共享数据。

故而能够免止线程同步的话就应有去防止,尽量不要去行使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()达成排它锁的取得和刑满释放解除劳教,获取之后独占能源,不容许任何线程访问。

1.1 简介

本章介绍在C#中贯彻线程同步的二种方法。因为七个线程同时访问共享数据时,也许会招致共享数据的毁损,从而致使与预期的结果不合乎。为了缓解那么些难点,所以须求用到线程同步,也被俗称为“加锁”。可是加锁相对不对升高质量,最多也正是不增不减,要兑现质量不增不减还得靠高品质的同步源语(Synchronization
Primitive)。可是因为没错永远比速度更主要,所以线程同步在好几场景下是必须的。

线程同步有两种源语(Primitive)构造:用户方式(user –
mode)
根本格局(kernel –
mode)
,当能源可用时间短的意况下,用户格局要优于基础情势,但是如若长日子不可能收获财富,或许说长日子处在“自旋”,那么内核方式是相对来说好的选项。

可是我们盼望保有用户方式和水源形式的独到之处,大家把它称作混合构造(hybrid
construct)
,它拥有了二种格局的长处。

在C#中有多样线程同步的机制,平日可以依据以下依次进行精选。

  1. 假如代码能透过优化能够不开始展览同步,那么就绝不做一道。
  2. 应用原子性的Interlocked方法。
  3. 使用lock/Monitor类。
  4. 选取异步锁,如SemaphoreSlim.WaitAsync()
  5. 运用别的加锁机制,如ReaderWriterLockSlim、Mutex、Semaphore等。
  6. 假诺系统提供了*Slim本子的异步对象,那么请选取它,因为*Slim本子全体都以混合锁,在进入基础形式前达成了某种格局的自旋。

在联合署名中,一定要注意制止死锁的产生,死锁的爆发必须满足以下多少个主导条件,所以只供给破坏任意一个规范,就可防止生出死锁。

  1. 排他或互斥(Mutual
    exclusion):二个线程(ThreadA)独占二个财富,没有其他线程(ThreadB)能取得相同的能源。
  2. 占用并听候(Hold and
    wait):互斥的二个线程(ThreadA)请求获取另多少个线程(ThreadB)占有的财富.
  3. 不足超过(No
    preemption):2个线程(ThreadA)占有能源不可能被挟持拿走(只好等待ThreadA主动释放它的能源)。
  4. 巡回等待条件(Circular wait
    condition):三个或四个线程构成3个循环往复等待链,它们锁定八个或多少个一律的能源,每种线程都在等待链中的下贰个线程占有的财富。

.net类库保险了具备静态方法都以线程安全的,也便是说多少个线程同时调用二个静态方法,不会发生多少被毁损的事态。

.net类库保障了拥有静态方法都以线程安全的,也正是说八个线程同时调用3个静态方法,不会发生多少被破坏的动静。

    还有2个TryEnter方法,请求不到财富时不会阻塞等待,能够安装超时时间,获取不到向来回到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。然则若是读写Int64也许会发生读取撕裂(torn
read)的难题,因为在3二位操作系统中,它须求履行一回Mov操作,不可能在三个日子内执行到位。

那么在本节中,就会首要的牵线System.Threading.Interlocked类提供的办法,Interlocked类中的各样方法都是推行三回的读取以及写入操作。越多与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,分别选拔了两种办法实行计数:错误计数情势、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();
}

运作结果如下所示,与预期结果基本符合。

www.30064.com 1

并不能够确定保证全部实例方法线程安全。因为相似景色下实例创设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,也许将引用传给了线程池的种类或然职分,那么此时只怕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。因为相似景况下实例成立后唯有创设的线程能访问到,除非后来将实例的引用传给了贰个静态变量,可能将引用传给了线程池的类别也许职责,那么此时可能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.Monitorwww.30064.com,大约同一,然则Mutex联手对文件恐怕别的跨进程的资源拓展走访,也便是说Mutex是可跨进度的。因为其性状,它的三个用场是限量应用程序不能够同时运维多少个实例。

Mutex指标帮助递归,也正是说同三个线程可反复收获同2个锁,那在后头演示代码中可观看到。由于Mutex的基类System.Theading.WaitHandle实现了IDisposable接口,所以当不需求在接纳它时要留意举办财富的放出。更加多材质:戳一戳

演示代码如下所示,不难的演示了什么创设单实例的应用程序和Mutex递归获取锁的贯彻。

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!");
        }
    }
}

运转结果如下图所示,打开了八个应用程序,因为运用Mutex落到实处了单实例,所以第三个应用程序无法获取锁,就会来得已有实例正在运维

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Console类包含1个静态字段,类的不少方法都要博取和刑满释放解除劳教这一个目的上的锁,确定保障唯有一个线程访问控制台。

Console类包括三个静态字段,类的许多方法都要博得和刑满释放解除劳教那一个目的上的锁,确定保障只有叁个线程访问控制台。

    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能源,而写操作为独占锁,只允许2个线程操作。

1.4 使用SemaphoreSlim类

SemaphoreSlim类与事先涉嫌的一块儿类有锁差别,在此之前提到的同步类都以排斥的,也便是说只允许贰个线程进行访问能源,而SemaphoreSlim是能够允许两个访问。

在事先的有的有涉嫌,以*Slim末尾的线程同步类,都以办事在混合形式下的,相当于说开端它们都是在用户方式下”自旋”,等产生第3次竞争时,才切换成基本情势。但是SemaphoreSlim不同于Semaphore类,它不扶助系统信号量,所以它无法用来进度之间的一块

此类应用相比容易,演示代码演示了陆个线程竞争访问只同意五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();
}

运维结果如下所示,可知前6个线程马上就得到到了锁,进入了临界区,而除此以外多个线程在伺机;等有锁被放走时,才能进来临界区。www.30064.com 3

基元用户形式和根本情势结构(这一局地看不亮堂能够先看看前面包车型地铁用户格局和基本形式的讲课,就会掌握了)

多线程编程体系,线程同步各种锁。基元用户情势和基本格局结构(这一片段看不知道能够先看看前边的用户格局和水源情势的执教,就会精晓了)

  5)事件(伊夫nt)类完毕联机

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#中的委托没有别的关系,那里的轩然大波只是由基本维护的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)。那两边均是利用基础格局,它的区分在于当重置事件为true时,机动重置事件它只唤醒多个不通的线程,会自行将事件重置回false,造成别的线程继续阻塞。而手动重置事件不会自动重置,必须经过代码手动重置回false

因为以上的案由,所以在广大篇章和书籍中不推荐应用AutoResetEvent(自动重置事件),因为它很简单在编排生产者线程时发出失误,造成它的迭代次数多余消费者线程。

演示代码如下所示,该代码演示了经过AutoResetEvent兑现多少个线程的竞相同步。

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();
}

运营结果如下图所示,与预期结果符合。

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基元是指能够在代码中选用的最不难易行的布局。

基元是指能够在代码中利用的最简便易行的协会。

    事件类有三种情景,终止情况和非终止状态,终止处境时调用WaitOne能够请求成功,通过Set将时刻状态设置为停止情况。

1.6 使用ManualResetEventSlim类

ManualResetEventSlim使用和ManualResetEvent类基本一致,只是ManualResetEventSlim工作在混合情势下,而它与AutoResetEventSlim差别的地方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打比方成大门,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);

运转结果如下,与预期结果符合。

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有二种基元构造:用户方式和基础形式。应尽量选用基元用户情势组织,它们的速度显然大于内核格局的结构。

有二种基元构造:用户方式和根本形式。应尽可能使用基元用户格局组织,它们的速度明显高于内核模式的组织。

    1)AutoReset伊夫nt(自动重置事件)

1.7 使用CountDownEvent类

CountDownEvent类内部组织采取了二个ManualResetEventSlim对象。那一个组织阻塞3个线程,直到它里面计数器(CurrentCount)变为0时,才解除阻塞。也正是说它并不是阻止对曾经枯槁的财富池的拜会,而是唯有当计数为0时才同意访问。

那边须要留意的是,当CurrentCount变为0时,那么它就不可能被更改了。为0以后,Wait()格局的隔开分离被解除。

以身作则代码如下所示,唯有当Signal()措施被调用2遍从此,Wait()格局的封堵才被扫除。

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();
}

运作结果如下图所示,可见唯有当操作1和操作2都做到之后,才实施输出全数操作都完毕。

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那是因为它们选用万分的CPU指令来协调线程,意味着和谐是在硬件上产生的,也表示操作系统永远检查和测试不到1个线程在基元用户格局的布局上围堵了。

那是因为它们选拔异乎平常的CPU指令来协调线程,意味着和谐是在硬件上爆发的,也代表操作系统永远检查和测试不到1个线程在基元用户方式的构造上围堵了。

    2)马努alResetEvent(手动重置事件)

1.8 使用Barrier类

Barrier类用于消除贰个十三分稀有的难题,平时一般用不上。Barrier类控制一三种线程进行阶段性的互动工作。

一经未来相互工作分为二个级次,每一个线程在做到它和谐这部分阶段1的办事后,必须停下来等待别的线程实现阶段1的劳作;等具有线程均形成阶段1行事后,每种线程又初始运转,完毕阶段2行事,等待别的线程全体达成阶段2办事后,整个工艺流程才甘休。

以身作则代码如下所示,该代码演示了七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”线程实现后,并不曾立刻截至,而是等待“钢琴家”线程停止,当”钢琴家”线程甘休后,才起来第①等级的工作。

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唯有操作系统内核才能止住二个线程的周转。

唯有操作系统内核才能止住1个线程的运营。

  6)信号量(Semaphore)

1.9 使用ReaderWriterLockSlim类

ReaderWriterLockSlim类首要是缓解在少数场景下,读操作多于写操作而使用一些互斥锁当七个线程同时做客能源时,唯有一个线程能访问,导致品质小幅度降低。

一经全部线程都愿意以只读的点子访问数据,就平素没有供给阻塞它们;如若二个线程希望修改数据,那么这么些线程才必要独占访问,那便是ReaderWriterLockSlim的独立应用场景。那么些类仿佛上面那样来支配线程。

  • 二个线程向数据写入是,请求访问的别样兼具线程都被卡住。
  • 一个线程读取数据时,请求读取的线程允许读取,而请求写入的线程被卡住。
  • 写入线程结束后,要么解除二个写入线程的梗塞,使写入线程能向数据联网,要么解除所有读取线程的短路,使它们能并发读取多少。假诺线程没有被堵塞,锁就能够进来自由使用的气象,可供下二个读线程或写线程获取。
  • 从数量读取的有着线程甘休后,3个写线程被解除阻塞,使它能向数据写入。若是线程没有被卡住,锁就能够进入自由使用的事态,可供下多个读线程或写线程获取。

ReaderWriterLockSlim还帮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类已经不合时宜,而且存在很多标题,没有须要去采纳。

示范代码如下所示,成立了1个读线程,一个写线程,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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之所以在用户方式下运营的线程也许被系统抢占。

所以在用户情势下运作的线程也许被系统抢占。

      信号量是由基本对象保证的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候线程解除阻塞后,信号量计数+1。

1.10 使用SpinWait类

SpinWait是贰个常用的混合格局的类,它被规划成选择用户格局等待一段时间,人后切换至基本情势以节省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");
}

运维结果如下两图所示,首先程序运维在模仿的用户格局下,使CPU有四个短距离赛跑的峰值。然后采纳SpinWait做事在混合情势下,首先标志变量为False远在用户情势自旋中,等待现在进入基础情势。

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据此也足以用基本形式组织,因为线程通过基础格局的结构获取别的线程拥有的能源时,Windows会阻塞线程避防止它浪费CPU时间。当财富变得可用时,Windows会苏醒线程,允许它访问资源。

故此也得以用基本模式组织,因为线程通过基础情势的布局获取别的线程拥有的财富时,Windows会阻塞线程以幸免它浪费CPU时间。当财富变得可用时,Windows会恢复生机线程,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,使用很不难。

参照书籍

本文主要参照了以下几本书,在此对那么些作者表示由衷的多谢你们提供了那样好的资料。

  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
示范源码下载

唯独线程从用户情势切换来根本格局(或相反)会造成巨大的特性损失。

但是线程从用户情势切换来基本格局(或相反)会造成巨大的习性损失。

  7)互斥体(Mutex)

小编水平有限,倘诺不当欢迎各位批评指正!

对于在四个协会上等待的线程,若是占有构造的那些线程不自由它,前者就大概直接不通。构造是用户情势的构造情形下,线程会平素在3个CPU上运维,称为“活锁”。假诺是基础情势的布局,线程会平素不通,称为“死锁”。

对于在八个结构上等候的线程,假如占有构造的那些线程不自由它,前者就只怕直接不通。构造是用户格局的布局情形下,线程会从来在八个CPU上运维,称为“活锁”。倘若是基础形式的构造,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)跨进程间的同台

而掺杂构造具有两者之长,在并未竞争的情事下,这么些布局一点也不慢且不会阻塞(就如用户格局的组织),在设有对组织的竞争的情形下,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,在未曾竞争的气象下,这么些布局一点也不慢且不会卡住(就如用户方式的布局),在设有对协会的竞争的图景下,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可以兑现系统级的联合,不一样应用程序通过共同对象的称呼识别不一致同步对象。

用户方式结构

用户方式结构

CLXC60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。

CLEvoque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。

那意味变量中的全数字节都是2回性读取或写入。(举个反例,对于3个Int64静态变量初阶化为0,3个线程写它的时候只写了八分之四,另1个线程读取的时候读取到的是中间状态。不过话说回来,貌似62位机器一遍性读取六11位,是或不是在那么些时候Int64也会编程原子性呢,未认证,但是不影响大家知道。)

那象征变量中的全数字节都是1回性读取或写入。(举个反例,对于2个Int64静态变量初阶化为0,2个线程写它的时候只写了四分之二,另一个线程读取的时候读取到的是中间状态。然则话说回来,貌似陆拾1位机器1遍性读取陆十人,是或不是在这么些时候Int64也会编制程序原子性呢,未认证,然则不影响我们清楚。)

本章讲解的基元用户形式结构就在于规划好这一个原子性数据的读取/写入时间。

本章讲解的基元用户情势结构就在于规划好那一个原子性数据的读取/写入时间。

其实那几个构造也能够强制为Int32和Double这几个项目数据开始展览原子性的筹划好时间的拜会。

实际上这一个组织也足以强制为Int32和Double那些连串数据进行原子性的安插性好时间的拜访。

有三种基元用户形式线程同步构造

有二种基元用户方式线程同步构造

  • 易变构造
  • 互锁构造
  • 易变构造
  • 互锁构造

抱有易变和互锁构造都务求传递对含有简单数据类型的三个变量的引用(内存地址)。

具有易变和互锁构造都务求传递对含蓄不难数据类型的1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,得先讲四个难题,正是代码优化的难点。

在讲易变构造在此以前,得先讲二个难点,正是代码优化的题材。

事先大家讲过C#编写翻译器,JIT编译器,CPU都或许会优化代码,典型的事例正是提姆er的选拔,三个Timer对象在持续没有使用的景观下,大概直接被优化掉了,根本不会定时执行回调函数。

后面大家讲过C#编写翻译器,JIT编写翻译器,CPU都恐怕会优化代码,典型的事例正是Timer的使用,2个Timer对象在继续没有应用的意况下,大概直接被优化掉了,根本不会定时执行回调函数。

而那个优化功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进行优化。

而那个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实行优化。

而多线程也会促成那样的题材,比如2个线程回调函数用到某些静态变量后,且并不改变这么些变量,那么大概就会进展优化,认为那么些变量的值不变,让其直接优化成固定的值。而你本来的目标实在另3个线程中改变那么些静态变量的值,未来你的变更也起绵绵效果看了。

而四线程也会招致这样的题材,比如三个线程回调函数用到某些静态变量后,且并不更改那几个变量,那么大概就会进行优化,认为那个变量的值不变,让其一贯优化成固定的值。而你当然的目标实在另1个线程中改变那几个静态变量的值,以后你的改变也起持续效果看了。

再正是以下那样的代码而言或然因为代码的执行顺序差别而产出不止预期的结果。

同时以下那样的代码而言也许因为代码的履行顺序不相同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方法分别在四个线程中循环运行。

像上面的代码,Thread1和Thread2方法分别在七个线程中循环运行。

根据大家预测的结果是,当Thread1运营完了,那么Thread2就会检查和测试到您2了,然后就打字与印刷本人是2.

根据我们预测的结果是,当Thread1运维完了,那么Thread2就会检测到您2了,然后就打字与印刷自己是2.

而是因为编写翻译器优化的案由,you=2和me=2的逐条完全是可以扭转的,那么当先写了you=2后,me=2那句代码还没执行,此时Thread2已经上马检查和测试到you==2了,那么此时打字与印刷的话,会显得本人不是2,是0.

不过因为编写翻译器优化的原委,you=2和me=2的各类完全是足以反过来的,那么超过写了you=2后,me=2那句代码还没实施,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,会议及展览示本身不是2,是0.

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可以被优化的,编写翻译器在Thread1未运转时,先读了me的值为0,而此时Thread1运转了,纵然给了me为2,可是线程2的寄存器中一度存为0了,所以未读取,那么此时结果依旧是您是2,而作者不是2;

抑或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,编译器在Thread1未运转时,先读了me的值为0,而此时Thread1运维了,固然给了me为2,不过线程2的寄存器中早就存为0了,所以未读取,那么此时结果依旧是你是2,而小编不是2;

要缓解这些题材就引入了大家的易变构造,这亟需通晓到多个静态类System.Threading.Volatile,它提供了八个静态方法Write和Read。

要消除这几个标题就引入了大家的易变构造,那供给领悟到1个静态类System.Threading.Volatile,它提供了四个静态方法Write和Read。

那三个章程比较非凡,它们会禁止C#编写翻译器,JIT编写翻译器和CPU平日执行的一对优化。

那八个办法比较新鲜,它们会禁止C#编写翻译器,JIT编写翻译器和CPU平时执行的片段优化。

实际的落到实处在于,Write方法会保证函数中,全数在Write方法此前实施的数据读写操作都在Write方法写入以前就推行了。

现实的兑今后于,Write方法会保证函数中,全数在Write方法在此以前实施的数据读写操作都在Write方法写入此前就实施了。

而Read方法会保险函数中,全部在Read方法执行之后的数额读写操作,一定实在Read方法执行后才实行。

而Read方法会保险函数中,全部在Read方法执行之后的数目读写操作,一定实在Read方法执行后才开始展览。

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);

        }

那会儿因为Volatile.Write使编译器会保障函数中,全体在Write方法从前实施的数额读写操作都在Write方法写入在此之前就推行了。

那儿因为Volatile.Write使编写翻译器会确定保证函数中,全部在Write方法以前实施的数目读写操作都在Write方法写入在此以前就实施了。

也便是说编写翻译器不会在实施的时候将you=2放在me=2前边了。搞定了事先说的首先种状态。

也便是说编写翻译器不会在实施的时候将you=2放在me=2前面了。消除了事先说的首先种状态。

而Volatile.Read保障函数中,全数在Read方法执行之后的数额读写操作,一定实在Read方法执行后才开始展览。

而Volatile.Read保险函数中,全部在Read方法执行之后的数目读写操作,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后面,也就缓解了在此以前说的第二种景况。

也正是说me读取肯定在有读取数据的后边,也就缓解了事先说的第3种境况。

而是正如你所见到的,那很难精晓,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否Read和Write的管教记混了。

不过正如您所观察的,那很难掌握,关键是上下一心用到品种中都会觉得真蛋疼,还得百度时而探望是还是不是Read和Write的保证记混了。

由此为了简化编制程序,C#编写翻译器提供了volatile关键字,它能够应用于事先提到的那多少个原子性的大约类型。

之所以为了简化编制程序,C#编写翻译器提供了volatile关键字,它能够选拔于事先涉嫌的那多个原子性的简便类型。

volatile表明后,JIT编写翻译器会确定保证易变字段都以以易变读取和写入的章程实行,不必呈现调用Read和Write。(也正是说只要用了volatile,那么me=2的机能正是Volatile.Write(ref
me,2),同理读也是相同)

volatile申明后,JIT编译器会确认保障易变字段都以以易变读取和写入的点子展开,不必显示调用Read和Write。(也便是说只要用了volatile,那么me=2的功力便是Volatile.Write(ref
me,2),同理读也是一模一样)

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,确认保证字段的拥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,确认保障字段的具备读写操作都在内部存款和储蓄器中开始展览。

今后再改写从前的代码:

当今再改写此前的代码:

        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);

        }

可是笔者却表示并不希罕volatile关键字,因为出现上述所说的事态的可能率非常的低,并且volatile禁止优化后对质量会有震慑。且C#不援助以传引用的艺术传递volatile变量给有些函数。

不过我却表示并不喜欢volatile关键字,因为出现上述所说的图景的可能率相当低,并且volatile禁止优化后对质量会有影响。且C#不援救以传引用的章程传送volatile变量给有个别函数。

互锁构造

互锁构造

协商互锁构造,就要说System.Threading.Interlocked类提供的法子。

协议互锁构造,就要说System.Threading.Interlocked类提供的点子。

本条类中的每一个方法都施行1次原子性的读只怕写操作。

本条类中的各个方法都推行2次原子性的读只怕写操作。

本条类中的全体办法都建立了完整的内部存款和储蓄器栅栏,也正是说调用有个别Interlocked方法此前的别的变量写入都在那几个Interlocked方法调用在此以前实施,而这些调用之后的别样变量读取都在这几个调用之后读取。

本条类中的全部办法都建立了全体的内部存款和储蓄器栅栏,相当于说调用有些Interlocked方法从前的别样变量写入都在那么些Interlocked方法调用此前实施,而以此调用之后的任何变量读取都在那个调用之后读取。

它的效应就卓绝在此之前的Volilate的Read和Write的效应加在一起。

它的法力就分外从前的Volilate的Read和Write的机能加在一起。

小编推荐使用Interlocked的点子,它们不仅快,而且也能做过多政工,比简单的加(Add),自增(Increment),自减(Decrement),交流(Exchange)。

小编推荐使用Interlocked的不二法门,它们不仅快,而且也能做过多工作,比不难的加(Add),自增(Increment),自减(Decrement),沟通(Exchange)。

Interlocked的点子固然好用,但关键用来操作Int类型。

Interlocked的章程纵然好用,但首要用来操作Int类型。

假使想要原子性地操作类对象中的一组字段,那么能够用以下办法达成:

即使想要原子性地操作类对象中的一组字段,那么能够用以下办法完结:

/// <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();
        }
    }

地方的代码原理正是,当八个线程调用Enter后,那么就会return,并置m_ResourceInUse为1,此时表示财富被占用了。

地点的代码原理正是,当二个线程调用Enter后,那么就会return,并置m_ResourceInUse为1,此时表示财富被占用了。

假诺此外2个线程再调用Enter,那么获得的m_ResourceInUse为1,所以不会回到,就频频推行循环,直到第一个线程调用Leave函数,将m_ResourceInUse置为0。

万一其余一个线程再调用Enter,那么获得的m_ResourceInUse为1,所以不会回来,就不止实施循环,直到首个线程调用Leave函数,将m_ResourceInUse置为0。

规律不会细小略,但相信看这一个方式的人也理应很明白了,也等于说只要第一个线程不脱离,别的具有的线程都要不停拓展巡回操作(术语为自旋)。

原理很不难,但相信看那些情势的人也应有很清楚了,也正是说只要第③个线程不脱离,此外具有的线程都要不断进行巡回操作(术语为自旋)。

故此自旋锁应该是用以掩护那个会履行得十二分快的代码区域。(且毫无用在单CPU机器上,因为占有锁的线程没办法不慢释放锁)

为此自旋锁应该是用以维护那个会实施得不得了快的代码区域。(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)

一旦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恐怕一贯没机会运行,更别提释放锁了。(这正是活锁,后边也涉嫌了)

借使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只怕根本没机会运营,更别提释放锁了。(这正是活锁,前边也波及了)

骨子里FCL就提供了1个类似的自旋锁,也正是System.Threading.SpinLock结构,并且照旧用了SpinWait结构来升高品质。

实在FCL就提供了二个近乎的自旋锁,也正是System.Threading.SpinLock结构,并且照旧用了SpinWait结构来提升质量。

是因为SpinLock和前边我们团结互助写的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。

由于SpinLock和事先大家自身写的SimpleSpinLock都是结构体,也正是说他们都以值类型,都以轻量级且内部存储器友好的。

只是并非传递它们的实例,因为值类型会复制,而你将失去全数的一路。

唯独并非传递它们的实例,因为值类型会复制,而你将失去全数的一块。

实则Interlocked.CompareExchange本来就足以不仅仅用于操作整数,仍是能够用来操作其余原子性的基元类型,他还有四个泛型方法。

骨子里Interlocked.CompareExchange本来就足以不仅仅用于操作整数,还足以用来操作其它原子性的基元类型,他还有叁个泛型方法。

它的职能是,相比第三个参数和第二个参数,假诺双方对等,那么将第1个参数的值赋给第③个参数,并赶回第三个参数在此之前的值。

它的功能是,相比较第①个参数和首个参数,借使双方对等,那么将第1个参数的值赋给第二个参数,并赶回第三个参数从前的值。

基础形式组织

根本方式结构

水源形式比用户形式慢,那几个是能够预言的,因为线程要从托管代码转为本机用户方式代码,再转为内核情势代码,然后原路重回,也就询问怎么慢了。

基础情势比用户形式慢,那一个是足以预感的,因为线程要从托管代码转为本机用户情势代码,再转为内核形式代码,然后原路再次来到,也就领会怎么慢了。

而是在此以前也介绍过了,内核格局也兼具用户形式所不具有的帮助和益处:

但是此前也介绍过了,内核格局也具有用户情势所不持有的亮点:

  • 基本形式的组织检查和测试到贰个能源上的竞争,windows会阻塞输掉的线程,使他不会像从前介绍的用户方式这样“自旋”(也正是12分不断循环的鬼),那样也就不会平素占着贰个CPU了,浪费财富。
  • 根本方式的构造可完成本机和托管线程相互之间的一起
  • 根本方式的结构可一并在同一台机械的不等进度中运作的线程。
  • 水源方式的结构可应用安全性设置,幸免未经授权的帐户访问它们。
  • 线程可直接不通,直到集合中具备内核格局结构可用,或直到集合中的任何内核格局协会可用
  • 在基础情势的构造上围堵的线程可内定超时值;钦定时间内访问不到希望的能源,线程就足避防除阻塞并实施职分。
  • 水源格局的布局检查和测试到三个能源上的竞争,windows会阻塞输掉的线程,使他不会像从前介绍的用户方式那样“自旋”(约等于十一分不断循环的鬼),那样也就不会一贯占着一个CPU了,浪费能源。
  • 基础情势的布局可完结本机和托管线程相互之间的联合
  • 基本方式的协会可一并在同一台机器的不等进度中运作的线程。
  • 基本方式的组织可应用安全性设置,幸免未经授权的帐户访问它们。
  • 线程可直接不通,直到集合中有所内核形式组织可用,或直到集合中的任何内核模式结构可用
  • 在根本情势的结构上过不去的线程可钦点超时值;钦赐时间内访问不到梦想的财富,线程就能够排除阻塞并实行任务。

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这两者基础上建立而来的。

事件和信号量是三种基元内核形式线程同步构造,至于互斥体什么的则是在这三头基础上创建而来的。

System.Threading命名空间提供了一个浮泛基类WaitHandle。那一个大致的类唯一的效能就是包裹多个Windows内核查象句柄。(它有一些派生类伊芙ntWaitHandle,AutoReset伊芙nt,ManualReset伊夫nt,Semaphore,Mutex)

System.Threading命名空间提供了叁个架空中基地类WaitHandle。这几个简单的类唯一的效劳正是包装二个Windows内核对象句柄。(它有局地派生类伊夫ntWaitHandle,AutoResetEvent,ManualReset伊芙nt,Semaphore,Mutex)

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

WaitHandle基类内部有叁个SafeWaitHandle字段,它包容叁个Win32基本对象句柄。

本条字段在结构3个有血有肉的WaitHandle派生类时早先化。

以此字段在组织三个现实的WaitHandle派生类时初始化。

在一个内核方式的布局上调用的种种方法都意味三个完整的内存栅栏。(从前也说过了,表示调用那么些艺术以前的其他变量的写入都必须在此格局前达成,调用这些情势之后的其余变量的读取都必须在此办法后形成)。

在多个水源格局的组织上调用的各种方法都意味着2个完全的内存栅栏。(从前也说过了,表示调用这么些方法以前的别的变量的写入都不可能不在此办法前成功,调用这几个办法之后的别的变量的读取都不可能不在此格局后达成)。

本条类中的方法就不具体介绍了,基本上这几个办法的基本点成效吗个就是调用线程等待七个或三个底层基础对象吸收信号。

其一类中的方法就不具体介绍了,基本上那一个方法的第1功能吗个正是调用线程等待叁个或八个底层基础对象收取信号。

只是要留目的在于守候多个的主意(即WaitAll和WiatAny那种)中,传递的木本数组参数,数组最大要素数不能够超越64,不然会那些。

只是要留心在伺机八个的格局(即WaitAll和WiatAny那种)中,传递的基业数组参数,数组最大要素数无法跨越64,不然会十二分。

第②讲一下四个内核构造,也是事先WaitHandle的多个一直接轨派生类:

根本讲一下四个内核构造,也是事先WaitHandle的多个一直接轨派生类:

  • EventHandle(Event构造)

    • 事件其实便是由基础维护的Boolean变量。为false就不通,为true就裁撤阻塞。
    • 有二种事件,即自行重置事件(AutoReset伊夫nt)和手动重置事件(马努alReset伊夫nt)。不同就在于是不是在触及二个线程的围堵后,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();
              }
          }
      

      此示例可以和前边的要命自旋锁绝相比较,调用方法一致。

  • Semaphore(Semaphore构造)

    • Semaphore的英文便是信号量,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时接触阻塞。信号量上等待的线解除阻塞时,信号量自动减1.
    • 一样3个事例来表示,与地点代码相比较之后更显然:(信号量最大值设置为1的话,且释放的时候也只释放一个的话,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,假若释放的时候不是那些线程释放的,那么就不会自由掉,并且还会抛很是。
    • 互斥体实际上在保安二个递归计数,两个线程当前抱有三个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会造成递减,唯有计数递减为0,那么这几个线程才会化解阻塞。另三个线程才会称呼该Mutex的全部者
    • Mutex对象急需额外的内部存款和储蓄器来包容那三个记录下来的ID值和计数消息,并且锁也会变得更慢了。所以众四人制止用Mutex对象。
    • 日常1个方法在使用一个锁时调用了另一个方法,那几个法子也要用到锁,那么就足以设想用互斥体。因为用事件那种根本构造方法的话,在调用的另三个措施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();
              }
          }
      

      像上述的那种布局如果简单得用事件来写就会不符合规律,然则并不是不能用事件去递归完毕,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的玩法自个儿完成了。然则下边包车型大巴代码之所以比Mutex快,是因为这几个代码都以用托管代码在实现,而不是像Mutex一样用基本代码,仅仅只有调用事件组织的点兔时才会用到基本代码。

  • EventHandle(Event构造)

    • 事件实际便是由基础维护的Boolean变量。为false就短路,为true就排除阻塞。
    • 有二种事件,即自动重置事件(AutoReset伊芙nt)和手动重置事件(马努alReset伊芙nt)。不一样就在于是或不是在触发二个线程的封堵后,将事件自动重置为false。
    • 用自行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();
              }
          }
      

      此示例能够和近期的老大自旋锁相相比较,调用方法同样。

  • 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,在信号量上等候的线程阻塞,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.
    • 一如既往叁个例子来表示,与地点代码相比之后更清晰:(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的汉语就是互斥体。代表了一个排斥的锁。
    • 互斥体有二个附加的逻辑,Mutex会记录下线程的ID值,就算释放的时候不是以此线程释放的,那么就不会放出掉,并且还会抛非常。
    • 互斥体实际上在维护二个递归计数,二个线程当前持有1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会促成递减,只有计数递减为0,那么那一个线程才会免去阻塞。另二个线程才会称呼该Mutex的主人
    • Mutex对象急需万分的内部存款和储蓄器来包容那么些记录下来的ID值和计数新闻,并且锁也会变得更慢了。所以重重人幸免用Mutex对象。
    • 一般性三个艺术在利用一个锁时调用了另一个情势,那么些点子也要用到锁,那么就足以设想用互斥体。因为用事件那种根本构造方法的话,在调用的另3个办法中用到锁就会招致短路,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反常,不过并不是不可能用事件去递归实现,而且只要用以下的措施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();
              }
          }
      

      位置的代码其实很好搞懂,就是用事件把Mutex的玩法自己达成了。然则上边包车型地铁代码之所以比Mutex快,是因为那些代码都以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艺术时才会用到基础代码。

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