这篇文章将为大家详细讲解有关C#多线程中线程同步的示例分析,小编觉得挺实用的,因此分享给大家做个参考,希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。
一、前言
我们先来看下面一个例子:
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(); } }}
我们猜想一下程序的输出结果是多少?2000?我们运行程序看一下输出结果:
我们看到,程序最后输出的结果跟我们预测的完全不一样,这是什么原因呢?这就是由线程同步引起的问题。
线程同步问题:是解决多个线程同时操作一个资源的问题
。
在上面的例子中,t1和t2两个线程里面都是让变量Counter的值自增1,假设这时t1线程读取到Counter的值为200,可能t2线程执行非常快,t1线程读取Counter值的时候,t2线程已经把Counter的值改为了205,等t1线程执行完毕以后,Counter的值又被变为了201,这样就会出现线程同步的问题了。那么该如何解决这个问题呢?
二、解决线程同步问题
1、lock
解决线程同步问题最简单的是使用lock。lock可以解决多个线程同时操作一个资源引起的问题。lock是C#中的关键字,它要锁定一个资源,lock的特点是:同一时刻只能有一个线程进入lock的对象的范围,其它lock的线程都要等待。我们看下面优化后的代码:
using System;using System.Threading;namespace ThreadSynchDemo{ class Program { private static int Counter = 0; // 定义一个locker对象 private static Object locker = new Object(); static void Main(string[] args) { #region 存在线程同步问题 //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解决线程同步问题 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(); } }}
这时我们在运行程序,查看输出结果:
这时输出结果是正确的。
注意:lock只能锁住同一个对象,如果是不同的对象,还是会有线程同步的问题。lock锁定的对象必须是引用类型的对象。
我们在定义一个Object类型的对象,lock分别锁住两个对象,看看是什么结果:
using System;using System.Threading;namespace ThreadSynchDemo{ class Program { private static int Counter = 0; // 定义一个locker对象 private static Object locker = new Object(); // 定义locker2 private static Object locker2 = new Object(); static void Main(string[] args) { #region 存在线程同步问题 //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解决线程同步问题 //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锁住不同的对象也会有线程同步问题 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(); } }}
程序运行结果:
可以看到,这时还是会有线程同步的问题。虽然使用了lock,但是我们锁住的是不同的对象,这样也会有线程同步问题。lock必须锁住同一个对象才可以。
我们下面在来看一个多线程同步问题的例子:
using System;using System.Threading;namespace ThreadSynchDemo2{ class Program { static int Money = 100; /// <summary> /// 定义一个取钱的方法 /// </summary> /// <param name="name"></param> static void QuQian(string name) { Console.WriteLine(name + "查看一下余额" + Money); int yue = Money - 1; Console.WriteLine(name + "取钱"); 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("余额" + Money); Console.ReadKey(); } }}
我们看一下输出结果:
可以看到,最终的余额并不是80,这也是线程同步带来的问题,如何解决。解决思路就是使用同步的技术避免两个线程同时修改一个余额。
2、最大粒度——同步方法
在方法上面使用[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)],标记该方法是同步方法,这样一个方法只能同时被一个线程访问。我们在QuQian的方法上面标记,修改后的代码如下:
using System;using System.Runtime.CompilerServices;using System.Threading;namespace ThreadSynchDemo2{ class Program { static int Money = 100; /// <summary> /// 定义一个取钱的方法,在上面标记为同步方法 /// </summary> /// <param name="name"></param> [MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)] static void QuQian(string name) { Console.WriteLine(name + "查看一下余额" + Money); int yue = Money - 1; Console.WriteLine(name + "取钱"); 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("余额" + Money); Console.ReadKey(); } }}
程序输出结果:
现在的方法就是“线程安全”的了。什么是“线程安全”呢?“线程安全”是指方法可以被多个线程随意调用,而不会出现混乱。如果出现了混乱,那么就是“线程不安全”的。“线程安全”的方法可以在多线程里面随意的使用。
3、对象互斥锁
对象互斥锁就是我们上面讲的lock。我们在用lock来修改上面QuQian的例子:
using System;using System.Runtime.CompilerServices;using System.Threading;namespace ThreadSynchDemo2{ class Program { static int Money = 100; /// <summary> /// 定义一个取钱的方法,在上面标记为同步方法 /// </summary> /// <param name="name"></param> //[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)] //static void QuQian(string name) //{ // Console.WriteLine(name + "查看一下余额" + Money); // int yue = Money - 1; // Console.WriteLine(name + "取钱"); // Money = yue; // Console.WriteLine(name + "取完了,剩" + Money); //} private static object locker = new object(); static void QuQian(string name) { Console.WriteLine(name + "查看一下余额" + Money); int yue = Money - 1; Console.WriteLine(name + "取钱"); 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++) { // 使用对象互斥锁 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("余额" + Money); Console.ReadKey(); } }}
程序输出结果:
可以看到,最终的输出结果还是80。
同一时刻只能有一个线程进入同一个对象的lock代码块。必须是同一个对象才能起到互斥的作用。lock后必须是引用类型,不一定是object,只要是对象就行。
锁对象选择很重要,选不对就起不到同步的作用;选不对还有可能会造成其他地方被锁,比如用字符串做锁(因为字符串缓冲池导致导致可能用的是其他地方正在使用的锁),所以不建议使用字符串做锁。下面的代码就是不允许的:
lock("locker")
两个方法如果都用一个对象做锁,那么访问A的时候就不能访问B,因此锁选择很重要。
4、Monitor
其实lock关键字就是对Monitor的简化调用,lock最终会被编译成Monitor,因此一般不直接使用Monitor类,看下面代码:
using System;using System.Threading;namespace MonitorDemo{ class Program { static int Money = 100; private static object locker = new object(); static void QuQian(string name) { // 等待没有人锁定locker对象,就锁定它,然后继续执行 Monitor.Enter(locker); try { Console.WriteLine(name + "查看一下余额" + Money); int yue = Money - 1; Console.WriteLine(name + "取钱"); Money = yue; Console.WriteLine(name + "取完了,剩" + Money); } finally { // 释放locker对象的锁 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("余额" + Money); Console.ReadKey(); } }}
程序输出结果:
Monitor类里面还有TryEnter方法,如果Enter的时候有人在占用锁,它不会等待,而是会返回false。看下面的示例代码:
using System;using System.Threading;namespace MonitorDemo{ class Program { static int Money = 100; private static object locker = new object(); static void QuQian(string name) { // 等待没有人锁定locker对象,就锁定它,然后继续执行 Monitor.Enter(locker); try { Console.WriteLine(name + "查看一下余额" + Money); int yue = Money - 1; Console.WriteLine(name + "取钱"); Money = yue; Console.WriteLine(name + "取完了,剩" + Money); } finally { // 释放locker对象的锁 Monitor.Exit(locker); } } static void F1(int i) { if (!Monitor.TryEnter(locker)) { Console.WriteLine("有人在锁着呢"); 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("余额" + Money); Console.ReadKey(); } }}
程序输出结果:
关于“C#多线程中线程同步的示例分析”这篇文章就分享到这里了,希望以上内容可以对大家有一定的帮助,使各位可以学到更多知识,如果觉得文章不错,请把它分享出去让更多的人看到。