如何使用C#讀寫(xiě)鎖ReaderWriterLockSlim
讀寫(xiě)鎖的概念很簡(jiǎn)單，允許多個(gè)線程同時(shí)獲取讀鎖，但同一時(shí)間只允許一個(gè)線程獲得寫(xiě)鎖，因此也稱(chēng)作共享-獨(dú)占鎖。在C#中，推薦使用ReaderWriterLockSlim類(lèi)來(lái)完成讀寫(xiě)鎖的功能。
某些場(chǎng)合下，對(duì)一個(gè)對(duì)象的讀取次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于修改次數(shù)，如果只是簡(jiǎn)單的用lock方式加鎖，則會(huì)影響讀取的效率。而如果采用讀寫(xiě)鎖，則多個(gè)線程可以同時(shí)讀取該對(duì)象，只有等到對(duì)象被寫(xiě)入鎖占用的時(shí)候，才會(huì)阻塞。
簡(jiǎn)單的說(shuō)，當(dāng)某個(gè)線程進(jìn)入讀取模式時(shí)，此時(shí)其他線程依然能進(jìn)入讀取模式，假設(shè)此時(shí)一個(gè)線程要進(jìn)入寫(xiě)入模式，那么他不得不被阻塞。直到讀取模式退出為止。
同樣的，如果某個(gè)線程進(jìn)入了寫(xiě)入模式，那么其他線程無(wú)論是要寫(xiě)入還是讀取，都是會(huì)被阻塞的。
進(jìn)入寫(xiě)入/讀取模式有2種方法：
EnterReadLock嘗試進(jìn)入寫(xiě)入模式鎖定狀態(tài)。
TryEnterReadLock(Int32) 嘗試進(jìn)入讀取模式鎖定狀態(tài)，可以選擇整數(shù)超時(shí)時(shí)間。
EnterWriteLock 嘗試進(jìn)入寫(xiě)入模式鎖定狀態(tài)。
TryEnterWriteLock(Int32) 嘗試進(jìn)入寫(xiě)入模式鎖定狀態(tài)，可以選擇超時(shí)時(shí)間。
退出寫(xiě)入/讀取模式有2種方法：
ExitReadLock 減少讀取模式的遞歸計(jì)數(shù)，并在生成的計(jì)數(shù)為 0（零）時(shí)退出讀取模式。
ExitWriteLock 減少寫(xiě)入模式的遞歸計(jì)數(shù)，并在生成的計(jì)數(shù)為 0（零）時(shí)退出寫(xiě)入模式。
下面演示一下用法：
public class Program
{
static private ReaderWriterLockSlim rwl = new ReaderWriterLockSlim();
static void Main(string[] args)
{
Thread t_read1 = new Thread(new ThreadStart(ReadSomething));
t_read1.Start();
Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start ReadSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_read1.GetHashCode());
Thread t_read2 = new Thread(new ThreadStart(ReadSomething));
t_read2.Start();
Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start ReadSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_read2.GetHashCode());
Thread t_write1 = new Thread(new ThreadStart(WriteSomething));
t_write1.Start();
Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start WriteSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_write1.GetHashCode());
}
static public void ReadSomething()
{
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} Begin EnterReadLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
rwl.EnterReadLock();
try
{
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
Thread.Sleep(5000);//模擬讀取信息
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
finally
{
rwl.ExitReadLock();
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} ExitReadLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
}
static public void WriteSomething()
{
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} Begin EnterWriteLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
rwl.EnterWriteLock();
try
{
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
Thread.Sleep(10000);//模擬寫(xiě)入信息
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
finally
{
rwl.ExitWriteLock();
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} ExitWriteLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
}
}
可以看到3號(hào)線程和4號(hào)線程能夠同時(shí)進(jìn)入讀模式，而5號(hào)線程過(guò)了5秒鐘后（即3,4號(hào)線程退出讀鎖后），才能進(jìn)入寫(xiě)模式。
把上述代碼修改一下，先開(kāi)啟2個(gè)寫(xiě)模式的線程，然后在開(kāi)啟讀模式線程，代碼如下：
static void Main(string[] args)
{
Thread t_write1 = new Thread(new ThreadStart(WriteSomething));
t_write1.Start();
Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start WriteSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_write1.GetHashCode());
Thread t_write2 = new Thread(new ThreadStart(WriteSomething));
t_write2.Start();
Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start WriteSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_write2.GetHashCode());
Thread t_read1 = new Thread(new ThreadStart(ReadSomething));
t_read1.Start();
Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start ReadSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_read1.GetHashCode());
Thread t_read2 = new Thread(new ThreadStart(ReadSomething));
t_read2.Start();
Console.WriteLine("{0} Create Thread ID {1} , Start ReadSomething", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), t_read2.GetHashCode());
}結(jié)果如下：
可以看到，3號(hào)線程和4號(hào)線程都要進(jìn)入寫(xiě)模式，但是3號(hào)線程先占用寫(xiě)入鎖，因此4號(hào)線程不得不等了10s后才進(jìn)入。5號(hào)線程和6號(hào)線程需要占用讀取鎖，因此等4號(hào)線程退出寫(xiě)入鎖后才能繼續(xù)下去。
TryEnterReadLock和TryEnterWriteLock可以設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間，運(yùn)行到這句話(huà)的時(shí)候，線程會(huì)阻塞在此，如果此時(shí)能占用鎖，那么返回true，如果到超時(shí)時(shí)間還未占用鎖，那么返回false，放棄鎖的占用，直接繼續(xù)執(zhí)行下面的代碼。
EnterUpgradeableReadLock
ReaderWriterLockSlim類(lèi)提供了可升級(jí)讀模式，這種方式和讀模式的區(qū)別在于它還有通過(guò)調(diào)用 EnterWriteLock 或 TryEnterWriteLock 方法升級(jí)為寫(xiě)入模式。 因?yàn)槊看沃荒苡幸粋€(gè)線程處于可升級(jí)模式。進(jìn)入可升級(jí)模式的線程，不會(huì)影響讀取模式的線程，即當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入可升級(jí)模式，任意數(shù)量線程可以同時(shí)進(jìn)入讀取模式，不會(huì)阻塞。如果有多個(gè)線程已經(jīng)在等待獲取寫(xiě)入鎖，那么運(yùn)行EnterUpgradeableReadLock將會(huì)阻塞，直到那些線程超時(shí)或者退出寫(xiě)入鎖。
下面代碼演示了如何在可升級(jí)讀模式下，升級(jí)到寫(xiě)入鎖。
static public void UpgradeableRead()
{
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} Begin EnterUpgradeableReadLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
rwl.EnterUpgradeableReadLock();
try
{
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} doing sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} Begin EnterWriteLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
rwl.EnterWriteLock();
try
{
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
Thread.Sleep(10000);//模擬寫(xiě)入信息
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
finally
{
rwl.ExitWriteLock();
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} ExitWriteLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
Thread.Sleep(10000);//模擬讀取信息
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} doing end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
finally
{
rwl.ExitUpgradeableReadLock();
Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} ExitUpgradeableReadLock...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
}讀寫(xiě)鎖對(duì)于性能的影響是明顯的。
下面測(cè)試代碼：
public class Program
{
static private ReaderWriterLockSlim rwl = new ReaderWriterLockSlim();
static void Main(string[] args)
{
Stopwatch sw = new Stopwatch();
sw.Start();
List<Task> lstTask = new List<Task>();
for (int i = 0; i < 500; i++)
{
if (i % 25 != 0)
{
var t = Task.Factory.StartNew(ReadSomething);
lstTask.Add(t);
}
else
{
var t = Task.Factory.StartNew(WriteSomething);
lstTask.Add(t);
}
}
Task.WaitAll(lstTask.ToArray());
sw.Stop();
Console.WriteLine("使用ReaderWriterLockSlim方式，耗時(shí)：" + sw.Elapsed);
sw.Restart();
lstTask = new List<Task>();
for (int i = 0; i < 500; i++)
{
if (i % 25 != 0)
{
var t = Task.Factory.StartNew(ReadSomething_lock);
lstTask.Add(t);
}
else
{
var t = Task.Factory.StartNew(WriteSomething_lock);
lstTask.Add(t);
}
}
Task.WaitAll(lstTask.ToArray());
sw.Stop();
Console.WriteLine("使用lock方式，耗時(shí)：" + sw.Elapsed);
}
static private object _lock1 = new object();
static public void ReadSomething_lock()
{
lock (_lock1)
{
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
Thread.Sleep(10);//模擬讀取信息
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
}
static public void WriteSomething_lock()
{
lock (_lock1)
{
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
Thread.Sleep(100);//模擬寫(xiě)入信息
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
}
static public void ReadSomething()
{
rwl.EnterReadLock();
try
{
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
Thread.Sleep(10);//模擬讀取信息
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} reading end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
finally
{
rwl.ExitReadLock();
}
}
static public void WriteSomething()
{
rwl.EnterWriteLock();
try
{
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing sth...", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
Thread.Sleep(100);//模擬寫(xiě)入信息
//Console.WriteLine("{0} Thread ID {1} writing end.", DateTime.Now.ToString("hh:mm:ss fff"), Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
finally
{
rwl.ExitWriteLock();
}
}
}上述代碼，就500個(gè)Task，每個(gè)Task占用一個(gè)線程池線程，其中20個(gè)寫(xiě)入線程和480個(gè)讀取線程，模擬操作。其中讀取數(shù)據(jù)花10ms，寫(xiě)入操作花100ms，分別測(cè)試了對(duì)于lock方式和ReaderWriterLockSlim方式?？梢宰鲆粋€(gè)估算，對(duì)于ReaderWriterLockSlim，假設(shè)480個(gè)線程同時(shí)讀取，那么消耗10ms，20個(gè)寫(xiě)入操作占用2000ms，因此所消耗時(shí)間2010ms，而對(duì)于普通的lock方式，由于都是獨(dú)占性的，因此480個(gè)讀取操作占時(shí)間4800ms+20個(gè)寫(xiě)入操作2000ms=6800ms。運(yùn)行結(jié)果顯示了性能提升明顯。
以上是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家熟練應(yīng)用讀寫(xiě)鎖ReaderWriterLockSlim有所幫助。
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