在线程里,要是急需共享数据,那么势必需要选择同步技能,确认保障1次只有二个线程访问和改变共享数据的事态。在.net中,lock语句、Interlocked类和Monitor类可用于进度之中的联合签字。


1、如若七个或四个线程访问同一的指标,或然访问不一齐的共享状态,会现出争用规范。

线程和联合,二十四线程之线程同步。(一)概述

一、lock语句与线程安全

  lock语句是安装锁定和消除锁定的一种简易方法。在运用lock语句此前,先进入另三个争用条件。例如:

public class SharedState
{
    public int State { get; set; }
}
public class Job
{
    SharedState sharedState;
    public Job(SharedState sharedState)
    {
        this.sharedState = sharedState;
    }
    public void DoTheJob()
    {
        for (int i = 0; i < 50000; i++)
        {
                sharedState.State += 1;
        }
    }
}
static void Main()
{
    int numTasks = 20;
    var state = new SharedState();
    var tasks = new Task[numTasks];//定义20个任务

    for (int i = 0; i < numTasks; i++)
    {
        tasks[i] = Task.Run(() => new Job(state).DoTheJob());//启动20个任务,同时对数据进行修改
    }

    for (int i = 0; i < numTasks; i++)
    {
        tasks[i].Wait();//等待所有任务结束
    }

    Console.WriteLine("summarized {0}", state.State);//预想应该输出:summarized 1000000
}

  实际上的出口与预期输出并不一致样,每一趟运营的出口结果都分裂,但从未多个是不易的。如若将线程数量缩减,那么得到正确值的次数会扩大,但也不是历次都毋庸置疑。

  使用lock关键字,能够达成多少个线程访问同二个数目时的壹块难题。lock语句表示等待钦定对象的锁定,该对象只可以时引用类型。进行锁定后——只锁定了一个线程,就运营lock语句块中的代码,在lock块最终接触锁定,以便另2个线程能够锁定该目的。

lock(obj)
{
    //执行代码
}
//锁定静态成员,可以所以其类型(object)
lock(typeof(StaticCalss))
{
    //执行代码
}

  所以修改上述的代码,使用SyncRoot形式。但是,要是是对质量的造访进行锁定:

public class SharedState
{
    private object syncRoot = new object();

    private int state = 0;
    public int State
    {
        get { lock (syncRoot) return state; }
        set { lock (syncRoot) state = value; }
    }
}

  仍会并发前边的争用情形。在情势调用get存款和储蓄器,以赢得state的近日值,然后set存款和储蓄器给state设置新值。在调用对象的get和set存款和储蓄器期间,对象并从未锁定,另二个线程依旧可以得到如今值。最棒的法子是在不转移SharedState类的前提下,在调用方法中,将lock语句增多到合适的地点:

public class SharedState
{
    public int State { get; set; }
}
public class Job
{
    SharedState sharedState;
    public Job(SharedState sharedState)
    {
        this.sharedState = sharedState;
    }
    public void DoTheJob()
    {
        for (int i = 0; i < 50000; i++)
        {
            lock (sharedState)
            {
                sharedState.State += 1;
            }
        }
    }
}

  在多个地点选拔lock语句并不表示访问对象的其余线程都在等候。必须对种种访问共享数据的线程显示选用同步功效。

  为使对state的改换作为2个原子操作,修改代码:

public class SharedState
{
    private int state = 0;
    public int State { get { return state; } }
    public int IncrementState()
    {
        lock (this)
        {
            return ++state;
        }
    }
}
//外部访问
public void DoTheJob()
{
    for (int i = 0; i < 50000; i++)
    {
         sharedState.IncrementState();        
    }
}

 1 using System;
 2 using System.Text;
 3 using System.Threading;
 4 
 5 class Outputer
 6 {
 7     public void Output(string msg)
 8     {
 9         for (int i = 0; i < msg.Length; i++)
10         {
11             Console.Write(msg[i]);
12         }
13         Console.WriteLine();
14     }
15 }
16 
17 class Program
18 {
19     static void Main(string[] args)
20     {
21         Outputer outputer = new Outputer();
22         object locker = new object();
23         StringBuilder str = new StringBuilder();
24         for (int i = 0; i < 26; i++)
25         {
26             str.Append(((char)('A' + i)).ToString());
27         }
28         new Thread((msg) =>
29         {
30             while (true)
31             {
32                 outputer.Output(msg.ToString());
33             }
34         }).Start(str.ToString());
35         new Thread(() =>
36         {
37             while (true)
38             {
39                 outputer.Output("1234567890");
40             }
41         }).Start();
42     }
43 }

持有须要等待的操作,例如,因为文件、数据库或网络访问都需求分明的小时,此时就足以运转叁个新的线程,同时变成其余任务。

2、Interlocked类

  Interlocked类用于使变量的简约语句原子化。i++并非线程安全的,它关系八个步骤:取值、自增、存值。这一个操作也许被线程调度器打断。Interlocked类提供了以线程安全的格局递增、递减、调换和读取值的方式。Interlocked类只可以用来轻巧的1块难题,而且相当慢。由此,上边包车型客车IncrementState()方法的代码能够改为:return
Interlocked.Increment(ref state);

二十四线程间应尽量制止同步难题,最棒不要线程间共享数据。假设非得要共享数据,就必要采取同步本事,确认保证二次唯有三个线程访问和改造共享状态。

运维结果:

线程是程序中单独的指令流。

3、Monitor类

  lcok语句最后会有C#编写翻译器解析为使用Monitor类。

lock(obj)
{
    //执行代码
}

  轻松的lock(obj)语句会被分析为调用Enter()方法,该方法会平素等候,直到线程锁定目标。二次唯有一个线程能锁定目的,只要撤除锁定,线程就足以进入同步阶段。Monitor类的Exit()方法解除锁定。编写翻译器把Exit()方法放在try块的finally中,不论是或不是抛出分外,都将要语句块运转末尾解除锁定。

Monitor.Enter(obj);
try
{
    //执行代码
}
finally
{
    Monitor.Exit(obj);
}

  相对于lock语句,Mpnitor类能够设置二个等待被锁定的超时值。那样就不会Infiniti制时间的等候锁定,若是等待锁定时期当先规定期间,则赶回false,表示未被锁定,线程不再等待,施行其余操作。可能今后,该线程会再一次尝试获得锁定:

bool lockTaken = false;
Monitor.TryEnter(obj,500, ref lockTaken);//在500ms内,是否锁定了对象
if (lockTaken)
{
    try
    {
        //执行代码
    }
    finally
    {
        Monitor.Exit(obj);
    }
}
else
{
    //未获得锁定,执行代码
}

   如若依照对象的锁定指标(Monitor)的种类开采由于垃圾回收而过高,能够利用SpinLock结构。,SpinLock结构适用于:有恢宏的锁定,而且锁定时期总是丰硕短的情况。应幸免选拔多个SpinLock结构,也不用调用任何恐怕阻塞的内容。

一::lock语句

金沙注册送58 1

 

lock语句事设置锁定和接触锁定的1种简易方法。其语法相当简单:

2、要制止该难点,能够应用lock语句锁定共享的靶子。

(二)Paraller类

            lock (obj)
            {
                // 需要发生同步的代码区
            }
 1 using System;
 2 using System.Text;
 3 using System.Threading;
 4 
 5 class Outputer
 6 {
 7     public void Output(string msg)
 8     {
 9         for (int i = 0; i < msg.Length; i++)
10         {
11             Console.Write(msg[i]);
12         }
13         Console.WriteLine();
14     }
15 }
16 
17 class Program
18 {
19     static void Main(string[] args)
20     {
21         Outputer outputer = new Outputer();
22         object locker = new object();
23         StringBuilder str = new StringBuilder();
24         for (int i = 0; i < 26; i++)
25         {
26             str.Append(((char)('A' + i)).ToString());
27         }
28         new Thread((msg) =>
29         {
30             while (true)
31             {
32                 lock (locker)
33                 {
34                     outputer.Output(msg.ToString());
35                 }
36             }
37         }).Start(str.ToString());
38         new Thread(() =>
39         {
40             while (true)
41             {
42                 lock (locker)
43                 {
44                     outputer.Output("1234567890");
45                 }
46             }
47         }).Start();
48     }
49 }

Paraller类是对线程的3个很好的抽象,该类位于System.Threading.Tasks名称空间中,提供了数码和义务并行性。

将共享数据的操作代码,放在上述的“{…}”区域内。锁定的对象(obj)必须是引用类型,借使锁定3个值类型,实际是锁定了它的三个别本,并不曾兑现锁定成效。

运行结果:

Paraller.For()和Paraller.ForEach()方法在历次迭代中调用同样的代码,2Parallel.Invoke()方法允许同时调用分歧的方法。Paraller.Invoke用于职分并行性,而Parallel.ForEach用于数据并行性。

相似地,被锁定目标急需被创制为 私有 只读 引用类型:

金沙注册送58 2

 

        private readonly object obj = new object();

三、也得以将共享对象设置为线程安全的靶子。

1、Parallel.For()方法循环

二::Interlocked类

 1 using System;
 2 using System.Text;
 3 using System.Threading;
 4 
 5 class Outputer
 6 {
 7     public void Output(string msg)
 8     {
 9         lock (this)
10         {
11             for (int i = 0; i < msg.Length; i++)
12             {
13                 Console.Write(msg[i]);
14             }
15             Console.WriteLine();
16         }
17     }
18 }
19 
20 class Program
21 {
22     static void Main(string[] args)
23     {
24         Outputer outputer = new Outputer();
25         object locker = new object();
26         StringBuilder str = new StringBuilder();
27         for (int i = 0; i < 26; i++)
28         {
29             str.Append(((char)('A' + i)).ToString());
30         }
31         new Thread((msg) =>
32         {
33             while (true)
34             {
35                 outputer.Output(msg.ToString());
36             }
37         }).Start(str.ToString());
38         new Thread(() =>
39         {
40             while (true)
41             {
42                 outputer.Output("1234567890");
43             }
44         }).Start();
45     }
46 }
ParallelLoopResult result = Parallel.For(0, 10, i =>
{
    Console.WriteLine("当前迭代顺序:" + i);
    Thread.Sleep(10);//线程等待
});

Interlocked类用于使变量的粗略语句原子化。它提供了以线程安全的秘技递增、递减、交流和读取值的方法。

四、过多的锁定会导致死锁。所谓死锁就是至少有七个线程被挂起,相互等待对方解锁,以至于线程Infiniti等待下去。

在For()方法中,前多个参数定义了巡回的启幕和终结,第陆个参数是七个Action<int>委托,参数是循环迭代的次数。

        private int stateFlag = 0;

        public int IncrementState
        {
            //get
            //{
            //    lock (this)
            //    {
            //        stateFlag++;
            //        return stateFlag;
            //    }
            //}

            get
            {
                return Interlocked.Increment(ref stateFlag); // using System.Threading;

                //Interlocked.Decrement(ref V0);
                //Interlocked.Exchange(ref V1, ref V2);
                //Interlocked.Read(ref V0);
            }
        }
 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 
 4 class DeadLocker
 5 {
 6     object locker1 = new object();
 7     object locker2 = new object();
 8 
 9     public void Method1()
10     {
11         while (true)
12         {
13             lock (locker1)
14             {
15                 lock (locker2)
16                 {
17                     Console.WriteLine("First lock1, and then lock2");
18                 }
19             }
20         }
21     }
22 
23     public void Method2()
24     {
25         while (true)
26         {
27             lock (locker2)
28             {
29                 lock (locker1)
30                 {
31                     Console.WriteLine("First lock2, and then lock1");
32                 }
33             }
34         }
35     }
36 }
37 
38 class Program
39 {
40     static void Main(string[] args)
41     {
42         DeadLocker dl = new DeadLocker();
43         new Thread(dl.Method1).Start();
44         new Thread(dl.Method2).Start();
45     }
46 }

Parallel类只等待它创设的职务,而不等待别的后台活动。

三::Monitor类

运行结果:

Parallel.For()方法能够提前结束:

与lock相似,C#的lock语句被编写翻译器解析为运用Monitor类。锁定开首相当于Monitor.Enter(obj)
方法,该方法会一向守候,直到线程被对象锁定。解除锁定后线程进入同步阶段,使用
Monitor.Exit(obj)方法解除锁定,编写翻译器将它与try块的finally结合。方法一中的代码,也就是:

金沙注册送58 3

var result = Parallel.For(10, 40, async (int i, ParallelLoopState pls) =>
 {
     Console.WriteLine("迭代序号:{0}, 任务: {1}, 线程: {2}", i, Task.CurrentId, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
     await Task.Delay(10);
     if (i > 15)
     {
         pls.Break();
     }
 });
Console.WriteLine("循环完成状态:" + result.IsCompleted);
Console.WriteLine("Break索引:" + result.LowestBreakIteration);
            Monitor.Enter(obj);
            try
            {
                // 需要发生同步的代码区
            }
            finally
            {
                Monitor.Exit(obj);
            }

5、同步难题和争用条件以及死锁相关,要制止同步难点,最棒就不要在线程之间共享数据。假如要共享数据就必须使用同步本领,确认保障二遍唯有叁个线程访问和改动共享状态。在C#中,lock语句是安装锁定和扫除锁定的1种简易方法。编写翻译器将其编写翻译为IL后,会被编写翻译成了调用Monitor类的Enter和Exit方法。

急需注意的是,Break()方法仅是报告循环在适宜的时候退出当前迭代之外的迭代。

与lock语句比较,Monitor类的独到之处在于:能够拉长贰个等候北锁定的超时值。那样就不会Infiniti时等待被锁定,而得以运用
TryEnter() 方法,给一个超时参数。

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 
 4 class Program
 5 {
 6     static void Main(string[] args)
 7     {
 8     }
 9 
10     void Method()
11     {
12         lock (typeof(Program))
13         {
14         }
15     }
16 }

Parallel.For()还能对线程进行初步化和退出时制定措施:

            bool lockTaken = false;
            Monitor.TryEnter(obj, 500, ref lockTaken);
            if (lockTaken)
            {
                try
                {
                    // acquired the lock
                    // synchronized region for obj
                }
                finally
                {
                    Monitor.Exit(obj);
                }
            }
            else
            {
                // didn't get the lock,do something else
            }

编译结果:

Parallel.For<string>(10,25,()=> {
    Console.WriteLine("初始线程{0},任务{1}",Thread.CurrentThread.ManagedThreadId,Task.CurrentId);
    return string.Format("线程Id"+ Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
},
(i,pls,str1)=> {
    Console.WriteLine("迭代顺序:【{0}】,线程初始化返回值:【{1}】,线程Id:【{2}】,任务Id:【{3}】",i,str1, Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, Task.CurrentId);
    Thread.Sleep(10);
    return string.Format("迭代顺序:"+i);
},
(str1)=> {
    Console.WriteLine("线程主体返回值:{0}",str1);
});

假若obj被锁定,TryEnter() 方法就会把 bool 型引用参数 lockTaken 设置为
true,并协同地访问由 obj 锁定的动静。假设另一线程 锁定 obj 的光阴超过500 微秒,Try Enter() 方法就把变量 lockTaken 设为 false
,线程不再等待,而是用于实践此外操作。或者在之后,该线程会尝试重新被锁定。

金沙注册送58 4

除却循环起来与截至的内定,第伍个是对迭代调用的各样线程进行处理,第多少个是迭代的主意主体,第伍个是迭代达成时对线程的拍卖。

 四::SpinLock结构

陆、争用规范的另三个例证。

 

它是3个结构体(struct),用法极类似于Monitor类。得到锁用
Enter()或TryEnter() 方法,释放锁用 Exit() 方法。它还提供了质量 IsHeld 和
IsHeldByCurrentThred ,钦命当前是还是不是被锁定。

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 
 5 class SharedState
 6 {
 7     public int State { get; set; }
 8 }
 9 
10 class Worker
11 {
12     SharedState state;
13 
14     public Worker(SharedState state)
15     {
16         this.state = state;
17     }
18 
19     public void DoJob()
20     {
21         for (int i = 0; i < 500; i++)
22         {
23             state.State += 1;
24         }
25     }
26 }
27 
28 class Program
29 {
30     static void Main(string[] args)
31     {
32         int numTasks = 20;
33         var state = new SharedState();
34         var tasks = new Task[numTasks];
35         for (int i = 0; i < numTasks; i++)
36         {
37             tasks[i] = new Task(new Worker(state).DoJob);
38             tasks[i].Start();
39         }
40         for (int i = 0; i < numTasks; i++)
41         {
42             tasks[i].Wait(); //使20个任务全部处于等待状态,直到所有任务都执行完毕为止
43         }
44         Console.WriteLine("Summarized {0}", state.State);
45     }
46 }

二、使用Paralle.ForEach()方法循环

        SpinLock mSpinLock = new SpinLock(); // 最好只是用一个 SpinLock

        public void fun1()
        {
            // .....

            bool lockTaken = false;
            mSpinLock.Enter(ref lockTaken);
            try
            {
                // synchronized region
            }
            finally
            {
                mSpinLock.Exit();
            }

            // ...
        }
        public void fun2()
        {
            // .....

            bool lockTaken = false;
            mSpinLock.TryEnter(500, ref lockTaken);
            if (lockTaken)
            {
                try
                {
                    // synchronized region
                }
                finally
                {
                    mSpinLock.Exit();
                }
            }
            else
            {
                // didn't get the lock,do something else
            }

            // ...
        }

运行结果:

string[] data = { "a", "b", "c", "d", "e", "f", "g", "h", "i", "j", "k" };
Parallel.ForEach(data, (s, pls, l) =>
{
    Console.WriteLine(s + " " + l);//s是当前循环的项的值,pls是ParallelLoopState类型,l是当前迭代的顺序
});

SpinLock结构体是 .Net 四新扩展。它适用于:有大气的锁,且锁定时期都越来越短。程序要求幸免选取八个SpinLock 结构,也决不调用任何大概阻塞的始末。

金沙注册送58 5

 

五::WaitHandle 基类

从上边结果来看,2十三个职分分别对共享的数码增加后,打字与印刷其结果。每种职责实施500次,共20个职责,理想的结果是10000,可是实际并非如此。事实是每趟运转的结果都不如,且并未有一个结出是没有错的。使用lock语句时要注意的是传递的锁对象必须是援引对象,若对值对象使用lock语句,C#编写翻译器会报错。

叁、通过Parallel.Invoke()方法调用七个艺术

WaitHandle是三个虚幻基类,用于等待三个时限信号的设置。能够等待差异的非非确定性信号,因为WaitHandle是一个基类,能够从中派生1些类。

7、将上述代码改写为如下的SyncRoot方式,然而不能够打字与印刷输出理想结果的一千0。

Parallel.Invoke()方法运维传递3个Action委托数组,在里面能够钦命必要相互运维的方法。

        public delegate int TakesAWhileDelegate(int data, int ms); // 声明委托
        public void Main()
        {
            TakesAWhileDelegate vTAwdl = TakesAWhile;
            IAsyncResult vAr = vTAwdl.BeginInvoke(1, 3000, null, null);
            while(true)
            {
                Console.Write(".");
                if (vAr.AsyncWaitHandle.WaitOne(300, false)) // 等待 vAr.AsyncWaitHandle 收到信号(超时300毫秒)
                {
                    Console.WriteLine("Can get the result now.");
                    break;
                }
            }
            int result = vTAwdl.EndInvoke(vAr);
            Console.WriteLine("Result:{0}", result);

            Console.Read();
        }

        int TakesAWhile(int data, int ms) 
        {
            Console.WriteLine("TakesAWhile started");
            Thread.Sleep(ms);
            Console.WriteLine("TakesAWhile completed");
            return ++data;
        }
 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 
 5 class SharedState
 6 {
 7     public int State { get; set; }
 8 }
 9 
10 class Worker
11 {
12     SharedState state;
13 
14     public Worker()
15     {
16         this.state = new SharedState();    
17     }
18 
19     public Worker(SharedState state)
20     {
21         this.state = state;
22     }
23 
24     public static Worker Synchronized(Worker worker)
25     {
26         if (!worker.IsSynchronized)
27         {
28             return new SynchronizedWorker(worker);
29         }
30         return worker;
31     }
32 
33     public virtual void DoJob()
34     {
35         for (int i = 0; i < 500; i++)
36         {
37             state.State += 1;
38         }
39     }
40 
41     public virtual bool IsSynchronized
42     {
43         get { return false; }
44     }
45 
46     private class SynchronizedWorker : Worker
47     {
48         object locker = new object();
49         Worker worker;
50 
51         public SynchronizedWorker(Worker worker)
52         {
53             this.worker = worker;
54         }
55 
56         public override bool IsSynchronized
57         {
58             get { return true; }
59         }
60 
61         public override void DoJob()
62         {
63             lock (locker)
64             {
65                 worker.DoJob();
66             }
67         }
68     }
69 }
70 
71 class Program
72 {
73     static void Main(string[] args)
74     {
75         int numTasks = 20;
76         var state = new SharedState();
77         var tasks = new Task[numTasks];
78         for (int i = 0; i < numTasks; i++)
79         {
80             Worker worker = Worker.Synchronized(new Worker(state));
81             tasks[i] = new Task(worker.DoJob);
82             tasks[i].Start();
83         }
84         for (int i = 0; i < numTasks; i++)
85         {
86             tasks[i].Wait(); //使20个任务全部处于等待状态,直到所有任务都执行完毕为止
87         }
88         Console.WriteLine("Summarized {0}", state.State);
89     }
90 }
 1 static void Main(string[] args)
 2 {
 3     Parallel.Invoke(Say1, Say2, Say3, Say4, Say5);
 4     Console.WriteLine("---------");
 5     Say1();
 6     Say2();
 7     Say3();
 8     Say4();
 9     Say5();
10  
11     Console.ReadKey();
12 }
13 static void Say1()
14 {
15     Thread.Sleep(100);
16     Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss ffff") + "1");
17 }
18 static void Say2()
19 {
20     Thread.Sleep(100);
21     Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss ffff") + "2");
22 }
23 static void Say3()
24 {
25     Thread.Sleep(100);
26     Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss ffff") + "3");
27 }
28 static void Say4()
29 {
30     Thread.Sleep(100);
31     Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss ffff") + "4");
32 }
33 static void Say5()
34 {
35     Thread.Sleep(100);
36     Console.WriteLine(DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss ffff") + "5");
37 }

金沙注册送58 6

将SharedState类也改写为SyncRoot格局,还是不行,不清楚原委。

 

如上实例代码,使用”异步委托”, BeginInvoke() 方法再次回到多个落实了
IAsycResult接口的目的。使用 IAsycResult 接口,能够用AsycResult属性访问
WaitHandle
基类。在调用WaitOne()方法时,线程等待1个与等待句柄相关的复信号。

 1 class SharedState
 2 {
 3     object locker = new object();
 4 
 5     int state;
 6 
 7     public int State
 8     {
 9         get
10         {
11             lock (locker)
12             {
13                 return this.state;
14             }
15         }
16         set
17         {
18             lock (locker)
19             {
20                 this.state = value;
21             }
22         }
23     }
24 }

 

使用 WaitHandle
类能够等待1个复信号出现(WaitOne()方法)、等待必须发出信号的三个指标(WaitAll()方法)、只怕等待几个指标中的一个(WaitAny()方法)。后两者事WaitHandle类的静态方法,接收一个WaitHandle参数数组。

最简便且保障的格局是在DoJob方法中,将lock语句增加到适当的地点。

(三)任务

六::Mutex类

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 
 5 class SharedState
 6 {
 7     public int State { get; set; }
 8 }
 9 
10 class Worker
11 {
12     SharedState state;
13 
14     public Worker(SharedState state)
15     {
16         this.state = state;
17     }
18 
19     public void DoJob()
20     {
21         for (int i = 0; i < 500; i++)
22         {
23             // 最简单可靠的办法是在适合的地方添加lock语句
24             lock (state)
25             {
26                 state.State += 1;
27             }
28         }
29     }
30 }
31 
32 class Program
33 {
34     static void Main(string[] args)
35     {
36         int numTasks = 20;
37         var state = new SharedState();
38         var tasks = new Task[numTasks];
39         for (int i = 0; i < numTasks; i++)
40         {
41             tasks[i] = new Task(new Worker(state).DoJob);
42             tasks[i].Start();
43         }
44         for (int i = 0; i < numTasks; i++)
45         {
46             tasks[i].Wait(); //使20个任务全部处于等待状态,直到所有任务都执行完毕为止
47         }
48         Console.WriteLine("Summarized {0}", state.State);
49     }
50 }

为了越来越好的垄断并行动作,能够动用System.Threading.Tasks名称空间中的Task类。

Mutex(mutual exclusion,互斥)是 .NET Framework中提供跨四个进程一起访问的2个类。所以,它常被用来“程序单1运营调节”。

要么也足以如下重写DoJob方法。

 

        /// <summary>
        /// 单一进程 检查,如果已经运行一个进程,返回false,表示检查不通过。否则返回true。
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private bool RunOnceCheck()
        {
            bool vExist;
            Mutex nMutex = new Mutex(false, "SingletonWinAppMutex", out vExist);
            if (!vExist)
            {
                // 表示已经启动一个了,应退出当前启动
                return false;
            }
            return true;
        }
 1 public void DoJob()
 2 {
 3     // 最简单可靠的办法是在适合的地方添加lock语句
 4     lock (state)
 5     {
 6         for (int i = 0; i < 500; i++)
 7         {
 8             state.State += 1;
 9         }
10     }
11 }

一、运转职分

它可怜类似于Monitor类,因为他们都只有四个线程能具备锁定。唯有一个线程能获得互斥锁定,访问受排挤保护的1块代码区域。Mutex派生自基类WaitHandle,由此能够运用WaitOne()方法得到互斥锁定,在该进程中成为该互斥的拥有者。调用
ReleaseMutex()方法,释放互斥。

瞩目:在贰个地方采纳lock语句并不代表,访问对象的别样线程都正在等待。必须对各类访问共享状态的线程突显地使用同步作用。

(一)使用线程池的职责

            bool createdNew;
            Mutex mutex = new Mutex(false, "ProCSharpMutex", out createdNew);

            if (mutex.WaitOne())
            {
                try
                {
                    // synchronized region
                }
                finally
                {
                    mutex.ReleaseMutex();
                }
            }
            else
            {
                // some problem happened while waiting
            }

八、Interlocked类是2个静态类型,用于使简单的口舌原子化,例如,i++不是线程安全的,它的操作包含:从内部存款和储蓄器中获取二个值,给该值递增一,再将它存款和储蓄回内部存款和储蓄器。全体这么些操作都有十分的大希望被线程调节和测试器打断。

 1 private static readonly object locker = new object();
 2 static void Main(string[] args)
 3 {
 4     var tf = new TaskFactory();
 5     Task t1 = tf.StartNew(TaskMethod, "使用TaskFactory");
 6  
 7     Task t2 = Task.Factory.StartNew(TaskMethod, "使用Task.Factory");
 8  
 9     var t3 = new Task(TaskMethod, "使用Task构造函数并启动");
10     t3.Start();
11  
12     Task t4 = Task.Run(() => { TaskMethod("运行"); });
13  
14     Console.ReadKey();
15 }
16 static void TaskMethod(object title)
17 {
18     lock (locker)
19     {
20         Console.WriteLine(title);
21         Console.WriteLine("任务Id:{0},线程Id:{1}", Task.CurrentId == null ? "no Task" : Task.CurrentId.ToString(), Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
22         Console.WriteLine("是否为线程池线程:{0}", Thread.CurrentThread.IsThreadPoolThread);
23         Console.WriteLine("是否为后台线程:{0}",Thread.CurrentThread.IsBackground);
24         Console.WriteLine();
25     }
26 }

七::Semaphore类

 1 using System;
 2 using System.Threading;
 3 using System.Threading.Tasks;
 4 
 5 class SharedState
 6 {
 7     private int state;
 8     public int State
 9     {
10         get { return this.state; }
11         set { this.state = value; }
12     }
13 
14     public void Increment()
15     {
16         Interlocked.Increment(ref state); //替代this.state++;并且是线程安全的
17     }
18 }
19 
20 class Worker
21 {
22     SharedState state;
23 
24     public Worker(SharedState state)
25     {
26         this.state = state;
27     }
28 
29     public void DoJob()
30     {
31         for (int i = 0; i < 500; i++)
32         {
33             state.Increment();
34         }
35     }
36 }
37 
38 class Program
39 {
40     static void Main(string[] args)
41     {
42         int numTasks = 20;
43         var state = new SharedState();
44         var tasks = new Task[numTasks];
45         for (int i = 0; i < numTasks; i++)
46         {
47             tasks[i] = new Task(new Worker(state).DoJob);
48             tasks[i].Start();
49         }
50         for (int i = 0; i < numTasks; i++)
51         {
52             tasks[i].Wait(); //使20个任务全部处于等待状态,直到所有任务都执行完毕为止
53         }
54         Console.WriteLine("Summarized {0}", state.State);
55     }
56 }

 

 塞马phore卓殊周围于互斥,其分别在于Semaphore能够而且由七个线程使用。它是一种计数互斥锁定,能够定义允许同时做客受其锁定爱抚的资源的线程个数。它适用于:有繁多可用财富,且只允许一定数量的线程访问该财富。

 

(二)同步义务

八::Events类

任务不自然要使用线程池中的线程,也足以利用任何线程。

它是壹种能够在系统范围内同步财富的艺术。

TaskMethod("主线程调用");
var t1 = new Task(TaskMethod,"同步运行");
t1.RunSynchronously();

九::Barrier类

 

它可怜适用于其四川中华南理工科业余大学学学程公司作有好八个职务分支且之后又必要联合工作的图景。

(叁)使用单独线程的职分

十::ReaderWriterLockSlim类

即使职分的代码应该长日子运作,就应有利用TaskCreationOptions.LongRunning告诉任务调度器创立贰个新线程,而不是使用线程池中的线程。

为了使锁定机制允许锁定三个读取器(而不是二个写入器)访问有些资源,能够动用此类。它提供了二个锁定功用,假使未有写入器锁定财富,就允许五个读取器访问财富,但不得不有一个写入器锁定该能源。

var t1 = new Task(TaskMethod, "长时间运行任务", TaskCreationOptions.LongRunning);
t1.Start();

 

 

 

2、Future——任务的结果

 

职分完成时,它能够把部分实用的状态音信写到共享对象中,这么些共享对象必须是线程安全的。另三个选项是利用重临有些结果的职务,如Future它是Task类的贰个泛型版本,使用那么些类时,能够定义职责重返的结果的档次。

var t1 = new Task<Tuple<int, int>>(TaskWithResult, Tuple.Create<int, int>(10, 5));
t1.Start();
Console.WriteLine(t1.Result);
t1.Wait();
Console.WriteLine("任务结果:{0} {1}",t1.Result.Item1, t1.Result.Item2);

 

3、三番五次的职务

通过职务,能够钦点在任务实现后,应先河运营另一个特定职责。

Task t1 = new Task(DoOnFirst);
t1.Start();
Task t2 = t1.ContinueWith(DoOnSecond);
Task t3 = t1.ContinueWith(DoOnSecond);
Task t4 = t2.ContinueWith(DoOnSecond);
Task t5 = t3.ContinueWith(DoOnSecond, TaskContinuationOptions.OnlyOnFaulted);//第二个参数指t3在失败的情况下运行t5

 

4、职责层次结构

任务也足以组合二个层次结构。三个职务运行1个新任务时,就开发银行了三个父/子层次结构。

 1 static void Main(string[] args)
 2 {
 3     var parent = new Task(ParentTask);
 4     parent.Start();
 5     Thread.Sleep(2000);
 6     Console.WriteLine(parent.Status);
 7     Thread.Sleep(4000);
 8     Console.WriteLine(parent.Status);
 9     Console.ReadKey();
10 }
11 static void ParentTask()
12 {
13     Console.WriteLine("任务Id:"+Task.CurrentId);
14     var child = new Task(ChildTask);
15     child.Start();
16     Thread.Sleep(1000);
17     Console.WriteLine("父级子任务已开始运行");
18 }
19 static void ChildTask()
20 {
21     Console.WriteLine("子任务开始");
22     Thread.Sleep(5000);
23     Console.WriteLine("子任务结束");
24 }

 

 

(4)撤销架构

.NET肆.5含有1个撤消框架结构,允许以规范方法收回长日子运作的天职。撤除架构基于同盟行为,它不是威迫的。长日子运作的任务会检查它是不是被吊销,并赶回调控权。援救撤销的办法接受2个CancellationToken参考。

 

一、Parallel.For()方法的撤消

 1 var cts = new CancellationTokenSource();
 2 cts.Token.Register(() => Console.WriteLine("*** token canceled"));
 3 
 4  
 5 //在500毫秒以后发送取消指令
 6 cts.CancelAfter(500);
 7 try
 8 {
 9     var result = Parallel.For(0, 100, new ParallelOptions() { CancellationToken = cts.Token, }, x =>
10     {
11         Console.WriteLine("{0}次循环开始", x)
12         int sum = 0;
13         for (int i = 0; i < 100; i++)
14         {
15             Thread.Sleep(2);
16             sum += i;
17         }
18         Console.WriteLine("{0}次循环结束", x);
19     });
20 }
21 catch (OperationCanceledException ex)
22 {
23     Console.WriteLine(ex.Message);
24 }

使用.NET4.5中的2个新格局CancelAfter,在500阿秒后收回标识。在For()循环的落到实处代码内部,Parallel类验证CanceledToken的结果,并撤回操作。一旦裁撤操作,For()方法就抛出一个OperationCanceledException类型的那多少个。

 

2、任务的裁撤

无差异于的吊销格局也能够用于任务。

 1 var cts = new CancellationTokenSource();
 2 cts.Token.Register(() => Console.WriteLine("*** token canceled"));
 3 
 4 //在500毫秒以后发送取消指令
 5 cts.CancelAfter(500);
 6  
 7 Task t1 = Task.Run(()=> {
 8     Console.WriteLine("任务进行中...");
 9     for (int i = 0; i < 20; i++)
10     {
11         Thread.Sleep(100);
12         CancellationToken token = cts.Token;
13         if (token.IsCancellationRequested)
14         {
15             Console.WriteLine("已发送取消请求,取消请求来自当前任务");
16             token.ThrowIfCancellationRequested();
17             break;
18         }
19         Console.WriteLine("循环中...");
20     }
21     Console.WriteLine("任务结束没有取消");
22 });
23 try
24 {
25     t1.Wait();
26 }
27 catch (AggregateException ex)
28 {
29     Console.WriteLine("异常:{0}, {1}",ex.GetType().Name,ex.Message);
30     foreach (var innerException in ex.InnerExceptions)
31     {
32         Console.WriteLine("异常:{0}, {1}", ex.InnerException.GetType().Name, ex.InnerException.Message);
33     }
34 }

 

 

(五)线程池

int nWorkerThreads;
int nCompletionPortThreads;
ThreadPool.GetMaxThreads(out nWorkerThreads, out nCompletionPortThreads);
Console.WriteLine("线程池中辅助线程的最大数目:{0}, 线程池中异步 I/O 线程的最大数目:{1}",nWorkerThreads,nCompletionPortThreads);
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    ThreadPool.QueueUserWorkItem(JobForAThread);
}
Thread.Sleep(3000);

亟待注意的是:线程池中的全数线程皆未来台线程,不可设置线程优先级、名称,随着前台线程的终止而终止,只适用于短期职务。

 

(六)Thread类

此类允许成立前台线程,以及安装线程的预先级。

 

一、给线程传递数据

static void Main(string[] args)
{
    var t2 = new Thread(ThreadMainWithParameter);
    t2.Start("参数字符串");

    Console.ReadKey();
}
static void ThreadMainWithParameter(object message)
{
    Console.WriteLine("运行主线程,接受参数:" + message.ToString());
}

只要运用了ParameterizedThreadStart委托,线程的入口点必须有一个object类型的参数,且再次回到类型为void。

 

二、后台线程

假定有一个前台线程在运转,应用程序的长河就在运营。假如多少个前台线程在运作,而Main()方法甘休了,应用程序的进度就依然是激活的,直到全数前台线程实现其任务完成。

暗中同意情况下,用Thread类创设的线程是前台线程,线程池中的线程是后台线程。Thread类制造线程时,能够设置IsBackground属性来规定创制前台还是后台线程。

static void Main(string[] args)
{
    var t1 = new Thread(ThreadMain) { Name = "MyNewThread", IsBackground = false };
    t1.Start();
    Console.WriteLine("主线程现在结束");
    Console.ReadKey();
}


private static void ThreadMain()
{
    Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name+"线程开始运行");
    Thread.Sleep(3000);
    Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name+"线程结束");
}

在经过Thread类创造线程的时候,设置IsBackground属性为false,也正是开创1个前台线程。那种情状下在主线程结束时,t一不会终结。但只要将IsBackground设置为true,则会随着主线程的了断而终结。

 

叁、线程的先行级

给线程钦赐优先级,就可以影响系统对线程的调度顺序。在Thread类中,能够设置Priority属性,以震慑线程的主题优先级。

 

四、调节线程

读取Tread的ThreadState属性,可以获得线程的情形。

Thread的Start()方法创建线程,线程状态为UnStarted;

线程调度器选用运维后,线程转台改动为Running;

Thread.Sleep()方法会使线程处于WaitSleepJoin;

Thread类的Abort()方法,触发ThreadAbortException类型的充裕,线程状态会变成AbortedRequested,倘若未有重新载入参数终止则造成Aborted;

Thread.ResetAbort()方法能够让线程在触发ThreadAbortException分外后继续运营;

Thread类的Join()会停下当前线程,等待进入的线程达成得了,此时线程状态为WaitSleepJoin。

 

 

(7)线程难题

一、争用标准

假如多个或多少个线程访问同1的对象,并且对共享状态的访问尚未壹块,就会产出争用口径。要制止该难点,能够锁定共享对象。这足以经过lock语句锁定在线程中国共产党享的state变量。

private static readonly object locker = new object();

public void ChnageI(int i)
{
    lock (locker)
    {
        if (i == 0)
        {
            i++;
            Console.WriteLine(i == 1);
        }
        i = 0;
    }
}

 

2、死锁

出于八个线程都在等待对方,就涌出了死锁,线程将有线等待下去。为了制止那一个题目,能够在应用程序的系统架构中,从一伊始就设计好锁定的1壹,也可感觉锁定定义超时时间。

 

 

(八)同步

共享数据必须选用同步技巧,确认保证3回唯有贰个线程访问和更动共享状态。能够运用lock语句、Interlocked类和Monitor类举办进程之中的共同。Mutex类、伊夫nt类、SemaphoreSlim类和里德rWriterLockSlim类提供了多个经过之间的线程同步。

 

壹、lock语句和线程安全

lock语句是设置锁定和扫除锁定的1种轻松方法。

在一贯不选拔lock语句的景观下,多少个线程操作共享数据,最终获得的结果未有1个会正确。

 1 class Program
 2 {
 3     static void Main(string[] args)
 4     {
 5         for (int j = 0; j < 5; j++)
 6         {
 7             int numTasks = 20;
 8             var state = new SharedState();
 9             var tasks = new Task[numTasks];
10             for (int i = 0; i < numTasks; i++)
11             {
12                 tasks[i] = Task.Run(() => { new Job(state).DoTheJob(); });
13             }
14  
15             for (int i = 0; i < numTasks; i++)
16             {
17                 tasks[i].Wait();
18             }
19             Console.WriteLine("最后结果:{0}", state.State);
20         }
21         Console.ReadKey();
22     }
23 }
24 
25 public class SharedState
26 {
27     public int State { get; set; }
28 }
29 
30 public class Job
31 {
32     SharedState sharedState;
33     public Job(SharedState sharedState)
34     {
35         this.sharedState = sharedState;
36     }
37     public void DoTheJob()
38     {
39         for (int i = 0; i < 50000; i++)
40         {
41             sharedState.State += 1;
42         }
43     }
44 }

行使lock语句,修改DoTheJob()方法,今后能力收获不错的结果。

private readonly object syncRoot = new object();

public void DoTheJob()
{
    for (int i = 0; i < 50000; i++)
    {
        lock (syncRoot)
        {
            sharedState.State += 1;
        }
    }
}

 

2、Interlocked类

Interlocked类用于使变量的轻松语句原子化。

public int State
{
    get
    {
        lock (this)
        {
            return ++state;
        }
    }
}

public int State
{
    get
    {
        return Interlocked.Increment(ref state);
    }
}

行使Interlocked类能够越来越快。

 

3、Monitor类

lock语句由C#编写翻译器解析为利用Monitor类。

lock (syncRoot)
{
    //代码
}
//C#编译器将lock语句解析为
Monitor.Enter(syncRoot);
try
{
    //代码
}
finally
{
    Monitor.Exit(syncRoot);
}

Monitor类相对于lock语句的独到之处是:能够由此调用TryEnter()方法增添二个等候被锁定的超时值。

bool lockTaken = false;
Monitor.TryEnter(syncRoot, 1000, ref lockTaken);
if (lockTaken)
{
    //获取锁后操作
    try
    {
        //代码
    }
    finally
    {
        Monitor.Exit(syncRoot);
    }
}
else
{
    //没有获取锁的操作
}

 

4、SpinLock结构

相对于Monitor垃圾回收导致过高的种类开垦,使用SpinLock结构就能有效降低系统开荒。SpinLock的采用情势与Monitor万分相似,但因为SpinLock是结构所以在把变量赋值为另2个变量会创立1个副本。

 

5、WaitHandle基类

WaitHandle是多个浮泛基类,用于等待二个时限信号的设置。能够等待差异的时域信号,因为WaitHandle是2个基类,能够从中派生1些类。

 

6、Mutex类

Mutex(mutual exclusion,互斥)是.NET
Framework中提供跨八个线程同步访问的1个类。

在Mutex类的构造函数中,能够钦定互斥是还是不是最初由主调线程具有,定义互斥的名目,获得互斥是不是存在的新闻。

bool createdNew;
var mutex = new Mutex(false, "MyMutex", out createdNew);

金沙注册送58 ,系统能够辨别闻明称的排斥,能够应用它来禁止应用程序运行三遍。

bool createdNew;
var mutex = new Mutex(false, "MyMutex", out createdNew);
if (!createdNew)
{
    Console.WriteLine("每次只能启动一个应用程序");
    Environment.Exit(0);
}
Console.WriteLine("运行中...");

 

7、Semaphore类

时限信号量是一种计数的互斥锁。要是急需限制可以访问可用能源的线程数,信号量就很有用。

.NET四.伍为功率信号量效能提供了四个类Semaphore和SemaphoreSlim。Semaphore类能够命名,使用系统范围内的财富,允许在不一样进度之间联合。SemaphoreSlim类是对较短等待时间举行了优化的轻型版本。

 1 static void Main(string[] args)
 2 {
 3     int taskCount = 6;
 4     int semaphoreCount = 3;
 5     var semaphore = new SemaphoreSlim(semaphoreCount, semaphoreCount);
 6     var tasks = new Task[taskCount];
 7 
 8  
 9     for (int i = 0; i < taskCount; i++)
10     {
11         tasks[i] = Task.Run(() =>
12         {
13             TaskMain(semaphore);
14         });
15     }
16 
17     Task.WaitAll(tasks);
18  
19     Console.WriteLine("所有任务已结束");
20     Console.ReadKey();
21 }
22 
23  
24 private static void TaskMain(SemaphoreSlim semaphore)
25 {
26     bool isCompleted = false;
27     while (!isCompleted)
28     {
29         if (semaphore.Wait(600))
30         {
31             try
32             {
33                 Console.WriteLine("任务{0}锁定了信号", Task.CurrentId);
34                 Thread.Sleep(2000);
35             }
36             finally
37             {
38                 Console.WriteLine("任务{0}释放了信号", Task.CurrentId);
39                 semaphore.Release();
40                 isCompleted = true;
41             }
42         }
43         else
44         {
45             Console.WriteLine("任务{0}超时,等待再次执行", Task.CurrentId);
46         }
47     }
48 }

 

8、Events类

与排斥和实信号量对象同样,事件也是贰个系统范围内的财富协同方法。为了从托管代码中利用系统事件,.NET
Framework在System.Threading名称空间中提供了马努alReset伊夫nt、AutoReset伊芙nt、ManualReset伊夫ntSlim和Countdown伊芙nt类。

C#中event关键字与那里的event类未有其余关联。

 

9、Barrier类

对于联合,Barrier类极度适用于当中办事有几个职责分支且之后又须要统壹工作的情事。

 

10、ReaderWriterLockSlim类

为了使锁定机制允许锁定四个读取器访问有个别能源,能够动用里德rWriterLockSlim类。

 

(九)Timer类

.NET
Framework提供了多少个Timer类,用于在有个别时间间隔后调用有个别方法。System.Threading.提姆er、System.Timers.Timer、System.WIndows.Forms.Timer、System.Web.UI.提姆er和System.Windows.Threading.提姆er。

 

(十)数据流

Parallel类、Task类和Parallel
LINQ为多少并行性提供了过多声援。可是,这个类不能一贯援救数据流的处理,以及互动转变数据。那种意况下,使用System.Threading.Tasks.Dataflow名称空间中的相关类来处理。

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