【转】 [转]C#线程同步的几种方法 （二）

 

【转】 [转]C#线程同步的几种方法 （二）

2010-12-08 23:18

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　　六、ReaderWriterLock

　　在考虑资源访问的时候,惯性上我们会对资源实施lock机制,但是在某些情况下,我们仅仅需要读取资源的数据,而不是修改资源的数据,在这种情况下获取资源的独占权无疑会影响运行效率,因此.Net提供了一种机制,使用ReaderWriterLock进行资源访问时,如果在某一时刻资源并没有获取写的独占权,那么可以获得多个读的访问权,单个写入的独占权,如果某一时刻已经获取了写入的独占权,那么其它读取的访问权必须进行等待,参考以下代码：

//Code
private static ReaderWriterLock m_readerWriterLock = new ReaderWriterLock();
private static int m_int = 0;
[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
Thread readThread = new Thread(new ThreadStart(Read));
readThread.Name = "ReadThread1";
Thread readThread2 = new Thread(new ThreadStart(Read));
readThread2.Name = "ReadThread2";
Thread writeThread = new Thread(new ThreadStart(Writer));
writeThread.Name = "WriterThread";
readThread.Start();
readThread2.Start();
writeThread.Start();
readThread.Join();
readThread2.Join();
writeThread.Join();

Console.ReadLine(); 
}
private static void Read()
{
while (true)
{
Console.WriteLine("ThreadName " + Thread.CurrentThread.Name + " AcquireReaderLock");
m_readerWriterLock.AcquireReaderLock(10000);
Console.WriteLine(String.Format("ThreadName : {0} m_int : {1}", Thread.CurrentThread.Name, m_int));
m_readerWriterLock.ReleaseReaderLock();
}
}

private static void Writer()
{
while (true)
{
Console.WriteLine("ThreadName " + Thread.CurrentThread.Name + " AcquireWriterLock");
m_readerWriterLock.AcquireWriterLock(1000);
Interlocked.Increment(ref m_int);
Thread.Sleep(5000);
m_readerWriterLock.ReleaseWriterLock();
Console.WriteLine("ThreadName " + Thread.CurrentThread.Name + " ReleaseWriterLock");
}
}

在程序中,我们启动两个线程获取m_int的读取访问权,使用一个线程获取m_int的写入独占权,执行代码后,输出如下：

可以看到，当WriterThread获取到写入独占权后，任何其它读取的线程都必须等待，直到WriterThread释放掉写入独占权后，才能获取到数据的访问权，应该注意的是，上述打印信息很明显显示出，可以多个线程同时获取数据的读取权，这从ReadThread1和ReadThread2的信息交互输出可以看出。

　　七、SynchronizationAttribute

　　当我们确定某个类的实例在同一时刻只能被一个线程访问时，我们可以直接将类标识成Synchronization的，这样，CLR会自动对这个类实施同步机制,实际上，这里面涉及到同步域的概念，当类按如下设计时，我们可以确保类的实例无法被多个线程同时访问
　　1). 在类的声明中,添加System.Runtime.Remoting.Contexts.SynchronizationAttribute属性。
     2). 继承至System.ContextBoundObject
     需要注意的是，要实现上述机制，类必须继承至System.ContextBoundObject，换句话说,类必须是上下文绑定的。
     一个示范类代码如下：

//Code
[System.Runtime.Remoting.Contexts.Synchronization]
public class SynchronizedClass : System.ContextBoundObject
{

}

　　八、MethodImplAttribute

　　如果临界区是跨越整个方法的，也就是说，整个方法内部的代码都需要上锁的话，使用MethodImplAttribute属性会更简单一些。这样就不用在方法内部加锁了，只需要在方法上面加上 [MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)] 就可以了，MehthodImpl和MethodImplOptions都在命名空间System.Runtime.CompilerServices 里面。但要注意这个属性会使整个方法加锁，直到方法返回，才释放锁。因此，使用上不太灵活。如果要提前释放锁，则应该使用Monitor或lock。我们来看一个例子：

//Code 
[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
public void DoSomeWorkSync()
{
Console.WriteLine( " DoSomeWorkSync() -- Lock held by Thread " + 
Thread.CurrentThread.GetHashCode());
Thread.Sleep( 1000 );
Console.WriteLine( " DoSomeWorkSync() -- Lock released by Thread " + 
Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}
public void DoSomeWorkNoSync()
{
Console.WriteLine( " DoSomeWorkNoSync() -- Entered Thread is " + 
Thread.CurrentThread.GetHashCode());
Thread.Sleep( 1000 );
Console.WriteLine( " DoSomeWorkNoSync() -- Leaving Thread is " + 
Thread.CurrentThread.GetHashCode());
}

[STAThread]
static void Main( string [] args)
{
MethodImplAttr testObj = new MethodImplAttr();
Thread t1 = new Thread( new ThreadStart(testObj.DoSomeWorkNoSync));
Thread t2 = new Thread( new ThreadStart(testObj.DoSomeWorkNoSync));
t1.Start();
t2.Start();
Thread t3 = new Thread( new ThreadStart(testObj.DoSomeWorkSync));
Thread t4 = new Thread( new ThreadStart(testObj.DoSomeWorkSync));
t3.Start();
t4.Start();

Console.ReadLine(); 
}

这里，我们有两个方法，我们可以对比一下，一个是加了属性MethodImpl的DoSomeWorkSync()，一个是没加的DoSomeWorkNoSync()。在方法中Sleep(1000)是为了在第一个线程还在方法中时，第二个线程能够有足够的时间进来。对每个方法分别起了两个线程，我们先来看一下结果：

可以看出，对于线程１和２，也就是调用没有加属性的方法的线程，当线程２进入方法后，还没有离开，线程１有进来了，这就是说，方法没有同步。我们再来看看线程３和４，当线程３进来后，方法被锁，直到线程３释放了锁以后，线程４才进来。

　　九、同步事件和等待句柄

　　用lock和Monitor可以很好地起到线程同步的作用，但它们无法实现线程之间传递事件。如果要实现线程同步的同时，线程之间还要有交互，就要用到同步事件。同步事件是有两个状态（终止和非终止）的对象，它可以用来激活和挂起线程。

　　同步事件有两种：AutoResetEvent和 ManualResetEvent。它们之间唯一不同的地方就是在激活线程之后，状态是否自动由终止变为非终止。AutoResetEvent自动变为非终止，就是说一个AutoResetEvent只能激活一个线程。而ManualResetEvent要等到它的Reset方法被调用，状态才变为非终止，在这之前，ManualResetEvent可以激活任意多个线程。

　　可以调用WaitOne、WaitAny或WaitAll来使线程等待事件。它们之间的区别可以查看MSDN。当调用事件的 Set方法时，事件将变为终止状态，等待的线程被唤醒。

　　来看一个例子，这个例子是MSDN上的。因为事件只用于一个线程的激活，所以使用 AutoResetEvent 或 ManualResetEvent 类都可以。

//Code
static AutoResetEvent autoEvent;

static void DoWork()
{
Console.WriteLine(" worker thread started, now waiting on event");
autoEvent.WaitOne();
Console.WriteLine(" worker thread reactivated, now exiting");
}

[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
autoEvent = new AutoResetEvent(false);

Console.WriteLine("main thread starting worker thread");
Thread t = new Thread(new ThreadStart(DoWork));
t.Start();

Console.WriteLine("main thrad sleeping for 1 second");
Thread.Sleep(1000);

Console.WriteLine("main thread signaling worker thread");
autoEvent.Set();

Console.ReadLine(); 
}

我们先来看一下输出：

在主函数中，首先创建一个AutoResetEvent的实例，参数false表示初始状态为非终止，如果是true的话，初始状态则为终止。然后创建并启动一个子线程，在子线程中，通过调用AutoResetEvent的WaitOne方法，使子线程等待指定事件的发生。然后主线程等待一秒后，调用AutoResetEvent的Ｓｅｔ方法，使状态由非终止变为终止，重新激活子线程。