C#多線程之線程同步
更新時間：2022年03月22日 09:38:15 作者：.NET開發(fā)菜鳥
這篇文章介紹了C#多線程之線程同步，文中通過示例代碼介紹的非常詳細。對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下
一、前言
我們先來看下面一個例子：
using System;
using System.Threading;
namespace ThreadSynchDemo
{
class Program
{
private static int Counter = 0;
static void Main(string[] args)
{
Thread t1 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
Counter++;
Thread.Sleep(1);
}
});
t1.Start();
Thread t2 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
Counter++;
Thread.Sleep(1);
}
});
t2.Start();
Thread.Sleep(3000);
Console.WriteLine(Counter);
Console.ReadKey();
}
}
}我們猜想一下程序的輸出結(jié)果是多少？2000？我們運行程序看一下輸出結(jié)果：
我們看到，程序最后輸出的結(jié)果跟我們預(yù)測的完全不一樣，這是什么原因呢？這就是由線程同步引起的問題。
線程同步問題：是解決多個線程同時操作一個資源的問題。
在上面的例子中，t1和t2兩個線程里面都是讓變量Counter的值自增1，假設(shè)這時t1線程讀取到Counter的值為200，可能t2線程執(zhí)行非?？?，t1線程讀取Counter值的時候，t2線程已經(jīng)把Counter的值改為了205，等t1線程執(zhí)行完畢以后，Counter的值又被變?yōu)榱?01，這樣就會出現(xiàn)線程同步的問題了。那么該如何解決這個問題呢？
二、解決線程同步問題
1、lock
解決線程同步問題最簡單的是使用lock。lock可以解決多個線程同時操作一個資源引起的問題。lock是C#中的關(guān)鍵字，它要鎖定一個資源，lock的特點是：同一時刻只能有一個線程進入lock的對象的范圍，其它lock的線程都要等待。我們看下面優(yōu)化后的代碼：
using System;
using System.Threading;
namespace ThreadSynchDemo
{
class Program
{
private static int Counter = 0;
// 定義一個locker對象
private static Object locker = new Object();
static void Main(string[] args)
{
#region 存在線程同步問題
//Thread t1 = new Thread(() => {
// for (int i = 0; i < 1000; i++)
// {
// Counter++;
// Thread.Sleep(1);
// }
//});
//t1.Start();
//Thread t2 = new Thread(() => {
// for (int i = 0; i < 1000; i++)
// {
// Counter++;
// Thread.Sleep(1);
// }
//});
//t2.Start();
#endregion
#region 使用Lock解決線程同步問題
Thread t1 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
lock(locker)
{
Counter++;
}
Thread.Sleep(1);
}
});
t1.Start();
Thread t2 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
lock (locker)
{
Counter++;
}
Thread.Sleep(1);
}
});
t2.Start();
#endregion
Thread.Sleep(3000);
Console.WriteLine(Counter);
Console.ReadKey();
}
}
}這時我們在運行程序，查看輸出結(jié)果：
這時輸出結(jié)果是正確的。
注意：lock只能鎖住同一個對象，如果是不同的對象，還是會有線程同步的問題。lock鎖定的對象必須是引用類型的對象。
我們在定義一個Object類型的對象，lock分別鎖住兩個對象，看看是什么結(jié)果：
using System;
using System.Threading;
namespace ThreadSynchDemo
{
class Program
{
private static int Counter = 0;
// 定義一個locker對象
private static Object locker = new Object();
// 定義locker2
private static Object locker2 = new Object();
static void Main(string[] args)
{
#region 存在線程同步問題
//Thread t1 = new Thread(() => {
// for (int i = 0; i < 1000; i++)
// {
// Counter++;
// Thread.Sleep(1);
// }
//});
//t1.Start();
//Thread t2 = new Thread(() => {
// for (int i = 0; i < 1000; i++)
// {
// Counter++;
// Thread.Sleep(1);
// }
//});
//t2.Start();
#endregion
#region 使用Lock解決線程同步問題
//Thread t1 = new Thread(() => {
// for (int i = 0; i < 1000; i++)
// {
// lock(locker)
// {
// Counter++;
// }
// Thread.Sleep(1);
// }
//});
//t1.Start();
//Thread t2 = new Thread(() => {
// for (int i = 0; i < 1000; i++)
// {
// lock (locker)
// {
// Counter++;
// }
// Thread.Sleep(1);
// }
//});
//t2.Start();
#endregion
#region 使用lock鎖住不同的對象也會有線程同步問題
Thread t1 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
lock (locker)
{
Counter++;
}
Thread.Sleep(1);
}
});
t1.Start();
Thread t2 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
lock (locker2)
{
Counter++;
}
Thread.Sleep(1);
}
});
t2.Start();
#endregion
Thread.Sleep(3000);
Console.WriteLine(Counter);
Console.ReadKey();
}
}
}程序運行結(jié)果：
可以看到，這時還是會有線程同步的問題。雖然使用了lock，但是我們鎖住的是不同的對象，這樣也會有線程同步問題。lock必須鎖住同一個對象才可以。
我們下面在來看一個多線程同步問題的例子：
using System;
using System.Threading;
namespace ThreadSynchDemo2
{
class Program
{
static int Money = 100;
/// <summary>
/// 定義一個取錢的方法
/// </summary>
/// <param name="name"></param>
static void QuQian(string name)
{
Console.WriteLine(name + "查看一下余額" + Money);
int yue = Money - 1;
Console.WriteLine(name + "取錢");
Money = yue;
Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + Money);
}
static void Main(string[] args)
{
Thread t1 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
QuQian("t2");
}
});
Thread t2 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
QuQian("t2");
}
});
t1.Start();
t2.Start();
t1.Join();
t2.Join();
Console.WriteLine("余額" + Money);
Console.ReadKey();
}
}
}我們看一下輸出結(jié)果：
可以看到，最終的余額并不是80，這也是線程同步帶來的問題，如何解決。解決思路就是使用同步的技術(shù)避免兩個線程同時修改一個余額。
2、最大粒度——同步方法
在方法上面使用[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]，標記該方法是同步方法，這樣一個方法只能同時被一個線程訪問。我們在QuQian的方法上面標記，修改后的代碼如下：
using System;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Threading;
namespace ThreadSynchDemo2
{
class Program
{
static int Money = 100;
/// <summary>
/// 定義一個取錢的方法，在上面標記為同步方法
/// </summary>
/// <param name="name"></param>
[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
static void QuQian(string name)
{
Console.WriteLine(name + "查看一下余額" + Money);
int yue = Money - 1;
Console.WriteLine(name + "取錢");
Money = yue;
Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + Money);
}
static void Main(string[] args)
{
Thread t1 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
QuQian("t2");
}
});
Thread t2 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
QuQian("t2");
}
});
t1.Start();
t2.Start();
t1.Join();
t2.Join();
Console.WriteLine("余額" + Money);
Console.ReadKey();
}
}
}程序輸出結(jié)果：
現(xiàn)在的方法就是“線程安全”的了。什么是“線程安全”呢？“線程安全”是指方法可以被多個線程隨意調(diào)用，而不會出現(xiàn)混亂。如果出現(xiàn)了混亂，那么就是“線程不安全”的。“線程安全”的方法可以在多線程里面隨意的使用。
3、對象互斥鎖
對象互斥鎖就是我們上面講的lock。我們在用lock來修改上面QuQian的例子：
using System;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Threading;
namespace ThreadSynchDemo2
{
class Program
{
static int Money = 100;
/// <summary>
/// 定義一個取錢的方法，在上面標記為同步方法
/// </summary>
/// <param name="name"></param>
//[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
//static void QuQian(string name)
//{
// Console.WriteLine(name + "查看一下余額" + Money);
// int yue = Money - 1;
// Console.WriteLine(name + "取錢");
// Money = yue;
// Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + Money);
//}
private static object locker = new object();
static void QuQian(string name)
{
Console.WriteLine(name + "查看一下余額" + Money);
int yue = Money - 1;
Console.WriteLine(name + "取錢");
Money = yue;
Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + Money);
}
static void Main(string[] args)
{
Thread t1 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
// 使用對象互斥鎖
lock(locker)
{
QuQian("t1");
}
}
});
Thread t2 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
lock (locker)
{
QuQian("t2");
}
}
});
t1.Start();
t2.Start();
t1.Join();
t2.Join();
Console.WriteLine("余額" + Money);
Console.ReadKey();
}
}
}程序輸出結(jié)果：
可以看到，最終的輸出結(jié)果還是80。
同一時刻只能有一個線程進入同一個對象的lock代碼塊。必須是同一個對象才能起到互斥的作用。lock后必須是引用類型，不一定是object，只要是對象就行。
鎖對象選擇很重要，選不對就起不到同步的作用；選不對還有可能會造成其他地方被鎖，比如用字符串做鎖（因為字符串緩沖池導(dǎo)致導(dǎo)致可能用的是其他地方正在使用的鎖），所以不建議使用字符串做鎖。下面的代碼就是不允許的：
lock("locker")兩個方法如果都用一個對象做鎖，那么訪問A的時候就不能訪問B，因此鎖選擇很重要。
4、Monitor
其實lock關(guān)鍵字就是對Monitor的簡化調(diào)用，lock最終會被編譯成Monitor，因此一般不直接使用Monitor類，看下面代碼：
using System;
using System.Threading;
namespace MonitorDemo
{
class Program
{
static int Money = 100;
private static object locker = new object();
static void QuQian(string name)
{
// 等待沒有人鎖定locker對象，就鎖定它，然后繼續(xù)執(zhí)行
Monitor.Enter(locker);
try
{
Console.WriteLine(name + "查看一下余額" + Money);
int yue = Money - 1;
Console.WriteLine(name + "取錢");
Money = yue;
Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + Money);
}
finally
{
// 釋放locker對象的鎖
Monitor.Exit(locker);
}
}
static void Main(string[] args)
{
Thread t1 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
QuQian("t1");
}
});
Thread t2 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
QuQian("t2");
}
});
t1.Start();
t2.Start();
t1.Join();
t2.Join();
Console.WriteLine("余額" + Money);
Console.ReadKey();
}
}
}程序輸出結(jié)果：
Monitor類里面還有TryEnter方法，如果Enter的時候有人在占用鎖，它不會等待，而是會返回false?？聪旅娴氖纠a：
using System;
using System.Threading;
namespace MonitorDemo
{
class Program
{
static int Money = 100;
private static object locker = new object();
static void QuQian(string name)
{
// 等待沒有人鎖定locker對象，就鎖定它，然后繼續(xù)執(zhí)行
Monitor.Enter(locker);
try
{
Console.WriteLine(name + "查看一下余額" + Money);
int yue = Money - 1;
Console.WriteLine(name + "取錢");
Money = yue;
Console.WriteLine(name + "取完了，剩" + Money);
}
finally
{
// 釋放locker對象的鎖
Monitor.Exit(locker);
}
}
static void F1(int i)
{
if (!Monitor.TryEnter(locker))
{
Console.WriteLine("有人在鎖著呢");
return;
}
Console.WriteLine(i);
Monitor.Exit(locker);
}
static void Main(string[] args)
{
//Thread t1 = new Thread(() => {
// for (int i = 0; i < 10; i++)
// {
// QuQian("t1");
// }
//});
//Thread t2 = new Thread(() => {
// for (int i = 0; i < 10; i++)
// {
// QuQian("t2");
// }
//});
Thread t1 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
F1(i);
}
});
Thread t2 = new Thread(() => {
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
F1(i);
}
});
t1.Start();
t2.Start();
t1.Join();
t2.Join();
Console.WriteLine("余額" + Money);
Console.ReadKey();
}
}
}程序輸出結(jié)果：
到此這篇關(guān)于C#多線程之線程同步的文章就介紹到這了。希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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