《线程》——多线程同步实例剖析

         线程这个名词我们在学习操作系统的时候就接触过了，线程又称为轻量级进程，那进程是什么哪？大家可以跟随我的超链接看一下百度百科的解释。

        1、简单线程实例，解决两个售票窗口售票问题。

        具体的业务逻辑是：有两个售票台共同售票，票的总数是一定的（count），售票台1和售票台2共同访问票的总数count，我们开启两个线程使两个售票台共同售票，那么会出现什么情况那？请看下面的代码

        1.1、两个线程没有同步前的代码——读脏数据

class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Tick t1 = new Tick("1号售票台 ");            Tick t2 = new Tick("2号售票台 ");            Console.ReadLine();        }    }

       Tick类

public class Tick    {        public static int count = 100;        public Tick(string name)        {            Thread t = new Thread(sell);            t.Name = name;            t.IsBackground = true;            t.Start();        }        public void sell()        {            while (count > 1)            {                Tick.count--;                Console.WriteLine(System.Threading.Thread.CurrentThread.Name + ",剩余{0}张！", count);            }        }    }

       效果图如下所示

      

        问题一：我将前七条记录编号，从上往下看这七条记录，1号位置余票是99张，2号位置余票是97张，更搞笑的是都是售票台1在卖票，没道理啊！那第98张票去哪了？
       问题二：再看4号位与5号位，4号位余票95张，是售票台1在卖票，5号位余票98张，是售票台2在卖票，哎，第98张票终于找到了，可是问题又来了，票的总数是一定的，售票台1和售票台2都是在同一个售票点卖票，从4号位的95张余票再到5号位的98张余票，车票竟然越卖越多了，这是怎么回事？
       问题三：再看5号位与6号位，都是售票台2在卖票，就卖了一次票（一次卖一张）,余票从98变成了93，不应变成97才对嘛，余票怎么少了4张，这究竟是怎么回事？

       1.2、问题剖析

       仔细看看代码，按照卖票的思维逻辑走一趟，先解屡屡问题一，余票从99张变成了97张，这是因为当售票台1卖完第一张票，剩余99张票的时候，售票台2插进来卖票了，也就是说线程2开始卖票了，线程2的代码执行到了Tick.count--;这个地方，此时count变成98，还没等线程2执行Console.WriteLine(System.Threading.Thread.CurrentThread.Name + ",剩余{0}张！", count)这段代码的时候，线程1又开始卖票，也就是说线程2的第一次循环还没有执行完就被迫让出CPU（单核）让线程一执行，线程2只好将此时的现场信息保存到自己的工作缓存中去（此时余票是98），这是为了等下次线程2在CPU中运行的时候根据现场信息再执行代码，也就是说当线程2再次接管CPU的时候是直接运行第一次循环的还没有执行的那段代码，也就是这段代码Console.WriteLine(System.Threading.Thread.CurrentThread.Name + ",剩余{0}张！", count)。所以余票剩余98张会出现在5号位置。
       用分析问题一的思维逻辑分析问题二和问题三，就不用我写出来了吧！这就是多线程访问共享变量出现的问题，那么怎样才能解决这个问题哪？那么，线程同步该上场了，什么是线程同步？这个问题可以追溯的进程同步，点击超链接看看进程同步。

      2、 现在给线程加锁试试，看下面的代码

public class Tick    {        public static int count = 100;        public static object locker = new object();        public Tick(string name)        {            Thread t = new Thread(sell);            t.Name = name;            t.IsBackground = true;            t.Start();        }        public void sell()        {            while (count > 1)            {                   lock (locker)                    {                        Tick.count--;                        Console.WriteLine(System.Threading.Thread.CurrentThread.Name + ",剩余{0}张！", count);                    }                }        }    }

      看看效果图

      

        从图中可以看出，当线程t1和线程t2切换的时候，也就是1号售票口与2号售票切换的时候，余票的数据是正确的。简单的加了一个锁就可以变成这样了。那加锁的原理是什么哪？先看一张图。

      

        2.1、每个对象其实在内存中都会分配一个对象头空间，其中最后2个bit 用来存放锁标识，当线程1给某一代码块加锁后，对象头标识里面数据就变成了1，在线程1没有执行完具体的操作之前，也就是线程1没有跳出上面的那个锁之前（跳出锁后标识自动变为0），线程2是不能访问被锁住的代码块的，因为线程2在访问这个代码块之前，也会访问这个锁对象，判断锁标识，此时锁标识是1，不是0，所以线程2不能进入被锁住的代码块。对应上面的问题一和问题2，也就是说当线程1每次循环执行过程中，只要每次循环没有执行完毕，锁就不会释放，其它线程就不会访问共享变量count，也就不会造成数据不同步问题了。

      2.2、lock的本质：调用Monitor对象的Enter（）方法来加锁，调用Monitor的Exit（）方法解锁。

       3、小结  
       将上面的问题总结一下，线程有同步也需要前提：同步需要两个或者两个以上的线程、多个线程使用的是同一个锁。线程同步的特点：即使获取了CPU的时间片，也无法执行。线程同步缺点：当线程相当多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这很耗费资源，降低程序的运行效率。所以说，线程也不是越多越好，要适当着用。