C# 线程安全及线程同步技术
1. 线程安全及线程同步技术概念:
线程安全:就是多线程访问时,采用了加锁机制,当一个线程访问该类的某个数据时,进行保护,其他线程不能进行访问直到该线程读取完,其他线程才可使用。不会出现数据不一致或者数据污染。
线程同步技术:是指多线程程序中,为了保证后者线程,只有等待前者线程完成之后才能继续执行。就好比买票,前面的人没买到票之前,后面的人必须等待。所谓同步:是指在某一时刻只有一个线程可以访问变量。如果不能确保对变量的访问是同步的,就会产生错误。c#为同步访问变量提供了一个非常简单的方式,即使用c#语言的关键字Lock,它可以把一段代码定义为互斥段,互斥段在一个时刻内只允许一个线程进入执行,而其他线程必须等待。在c#中,关键字Lock定义如下:
Lock(expression)
{
statement_block
}
expression代表你希望跟踪的对象。
statement_block就是互斥段的代码,这段代码在一个时刻内只可能被一个线程执行。
这也就是实现线程同步锁机制。
2. 例子:
class Program
{
private object locker = new object();
static int num = 1;
static void Main(string[] args)
{
Program program = new Program();
Stopwatch stopWatch = new Stopwatch();
//开始计时
stopWatch.Start();
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
Thread thread = new Thread(program.Run);
thread.Start();
}
num++;
Console.WriteLine("num is:" + num);
Console.WriteLine("Main thread ID is:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());
//停止计时
stopWatch.Stop();
//输出执行的时间,毫秒数
Console.WriteLine("The execution time is " + stopWatch.ElapsedMilliseconds + " milliseconds.");
Console.ReadKey();
}
public void Run()
{
lock (locker)
{
num++;
Console.WriteLine("num is:" + num);
Console.WriteLine("Child thread ID is:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());
}
}
}
锁的执行过程:假设线程A先执行,线程B稍微慢一点。线程A执行到lock语句,判断locker是否已申请了互斥锁,判断依据是逐个与已存在的锁进行object.ReferenceEquals比较,如果不存在,则申请一个新的互斥锁,这时线程A进入lock里面了。
这时假设线程B启动了,而线程A还未执行完lock里面的代码。线程B执行到lock语句,检查到locker已经申请了互斥锁,于是等待;直到线程A执行完毕,释放互斥锁,线程B才能申请新的互斥锁并执行lock里面的代码。
lock 是一种比较好用的简单的线程同步方式,它是通过为给定对象获取互斥锁来实现同步的。可以看到这种方式的确没有阻塞主线程,而且成员变量的值也是连续递增的,说明是线程安全的。lock 锁机制表示在同一时刻只有一个线程可以锁定同步对象(在这里是locker),任何竞争的其它线程都将被阻止,直到这个锁被释放。
lock使用注意事项:
1、lock 的参数必须是基于引用类型的对象,不要是基本类型,比如 bool、int,这样根本不能同步,原因是lock的参数要求是对象,如果传入 int,势必要发生装箱操作,这样每次lock的都将是一个新的不同的对象。
2、最好避免使用public类型或不受程序控制的对象实例,因为这样很可能导致死锁。
3、最好不要锁字符串;使用lock同步时,应保证lock的是同一个对象,而给字符串变量赋值并不是修改它,而是重新创建了新的对象,这样多个线程以及每个循环之间所lock的对象都不同,因此达不到同步的效果。
4、常用做法是创建一个object对象,并且永不赋值。应lock一个不影响其他操作的私有对象。
lock(this)这种锁定用于锁定一个实例对象。只有基于当前实例对象的线程才会被同步,这里可以实现,但一般不建议这种。【这里锁定的实例对象是book】
lock(type)这种锁定用于锁定类型.只要线程调用方法时,没有获取该种类型的锁,则会被阻塞,一般不建议这种。