.NET组件程序设计之线程、并发管理（二）

.Net组件程序设计之线程、并发管理（二）

2.同步线程

• 手动同步

  • 监视器

  • 互斥

  • 可等待事件

同步线程

所有的.NET组件都支持在多线程的环境中运行，可以被多个线程并发访问，如果没有线程同步，这样的后果是当多个线程同时访问 对象状态时，对象的状态可能被破坏，造成不一致性。.NET提供了两种方法来避免这样的问题，使得我们设计的组件更加健壮。 第一种是自动同步，让你使用一个属性来修饰组件，这样就可以把组件交给.NET了，同步的事情也就交给了.NET。 第二种是手动同步，这是让你使用.NET提供的同步对象来实现线程同步，也不是太复杂，本篇将会对手动同步来稍作讲解。

2.1 手动同步

.NET手动同步提供了一套丰富的同步锁，上一节说到同步域，同步域事实上是一个巨大的宏锁，而手动同步则提供了 对被锁对象的细粒度控制，可以控制访问对象、单一成员甚至是单行的代码。这样的好处就是有可能的提高系统的性能和吞吐量。

2.1.1 监视器

监视器是一种只能和引用类型一块工作的锁。

2.1.1-1

     public class ManualSynchronization
     {
         public void DoSomeThing()
         {
             for (int i = ; i < ; i++)
             {
                 Console.WriteLine(i.ToString());
             }
         }
     }

 ManualSynchronization monitorcase = new ManualSynchronization();

 Monitor.Enter(monitorcase);
 try
 {
     monitorcase.DoSomeThing();
 }
 finally
 {
     Monitor.Exit(monitorcase);
 }

任何线程的任何对象都可以调用Enter()方法来锁定对象，如果Monitor正在被一个线程使用，而这个时候又有一个线程来请求对象Enter()，这样就会使第二个线程阻塞，直到第一个线程调用Exit()，如果这时有多个线程请求对象Enter()，它们就会被放置在一个叫做锁队列的队列里，并依照队列的顺序获得服务顺序。

你还可以使用Monitor类为静态类方法或静态属性提供安全线程访问，方法是让Monitor锁定该类型，而不是一个实例：

2.1.1-2

     public class ManualSynchronization
     {
         public static void SDoSomeThing()
         {
             for (int i = ; i < ; i++)
             {
                 Console.WriteLine(i.ToString());
             }
         }
     }

            Monitor.Enter(typeof(ManualSynchronization));
            try
            {
                ManualSynchronization.SDoSomeThing();
            }
            finally
            {
                Monitor.Exit(typeof(ManualSynchronization));
            }

在C#中为了简化这样的写法，提供了lock语句，使编译器在try/finally语句中自动产生对Enter()和Exit()的调用。

比如你写下这样的代码等同于2.1.1-1的示例代码：

2.1.1-3

 ManualSynchronization monitorcase = new ManualSynchronization();
 lock(monitorcase)
 {
     monitorcase.DoSomeThing();
 } 

像上面的代码这样写看似没什么问题了，因为这个lock所定对象实例或者是对象类型，是根据客户端开发者的判断而定的，这样的锁定方式与客户端耦合度大，看下以下代码：

2.1.1-4

     public class ManualSynchronization
     {
         public void DoSomeThing()
         {
             lock (this)
             {
                 for (int i = ; i < ; i++)
                 {
                     Console.WriteLine(i.ToString());
                 }
             }
         }
     ｝

 ManualSynchronization monitorcase = new ManualSynchronization();
 monitorcase.DoSomeThing();

这样感觉是不是舒服不少，这就是方法同步了，.NET内部也对它提供了支持，定义在System.Runtime.CompilerServices命名空间里的MethodImpl方法属性接受一个MethodImplOptions类型的枚举。其中一个枚举值是MethodImplOptions.Synchronized。当运行这个枚举值的时候，编辑器就指示.NET运行时在方法入口锁定对象，语义和2.1.1-4的代码断相同：

2.1.1-5

     public class ManualSynchronization
     {
         [MethodImpl( MethodImplOptions.Synchronized)]
         public void DoSomeThingSynchroniezd()
         {
             Console.WriteLine("studycase");
         }
     ｝ 

2.1.2 互斥

这一个小节要讲到的是Mutex类，它是从WaitHandle派生的类，它保证了各个线程在某个资源或代码块上相互排斥。

2.1.2-1

     public class MutexDom:IDisposable
     {
         public MutexDom(){}
         private int _Num = ;
         public int Num
         {
             get
             {
                 return _Num;
             }
             set
             {
                 _Num = value;
             }
         }
         public void Dom()
         {
                  for (int i = ; i < ; i++)
                 {
                     Num = Num + i;
                     Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "_" + Num.ToString() +"_"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());
                 }

         }
         public void Dispose()
         {

         }

         public static void Test()
         {
             MutexDom mutexDom=new MutexDom();
             ThreadStart threadStart=new ThreadStart(mutexDom.Dom);
             Thread thread1 = new Thread(threadStart);
             thread1.Name = "Thread_One";
             Thread thread2 = new Thread(threadStart);
             thread2.Name = "Thread_Two";
             thread1.Start();
             thread2.Start();
         }
     }

MutexDom.Test();启动测试，我所希望的效果是Dom()方法是有序的执行的，而我用了一个int类型的Nun属性来作为计数器，那我们就一起来看一下结果吧（可能每次运行结果不一样）

我所期望的在线程Thread_One中执行0递增至99的值时4950，而在结果中已经超出了这个范围，这说明了什么？说明了两个线程在交替的对Num进行操作。修改一下代码，再来看一下：

2.1.2-2

     public class MutexDom:IDisposable
     {
         private Mutex _Mutex;
         public MutexDom()
         {
             _Mutex = new Mutex();
         }
         private int _Num = ;
         public int Num
         {
             get
             {
                 return _Num;
             }
             set
             {
                 _Num = value;
             }
         }
         public void Dom()
         {
             _Mutex.WaitOne();//如果当前资源被占用 则等待占用它的线程发送消息
             try
             {
                 for (int i = ; i < ; i++)
                 {
                     Num = Num + i;
                     Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "_" + Num.ToString() +"_"+Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());
                 }
             }
             finally
             {
                 _Mutex.ReleaseMutex();
             }

         }
         public void Dispose()
         {
             _Mutex.Close();
         }

         public static void Test()
         {
             MutexDom mutexDom=new MutexDom();
             ThreadStart threadStart=new ThreadStart(mutexDom.Dom);
             Thread thread1 = new Thread(threadStart);
             thread1.Name = "Thread_One";
             Thread thread2 = new Thread(threadStart);
             thread2.Name = "Thread_Two";

             thread1.Start();
             thread2.Start();

         }
     }

从结果中得出，是线程Thread_Two先执行的，这个没关系，只要看它的结果值就行了，这就说明了，在线程"Thread_Two"执行对Dom()方法操作的时候"Thread_One"是肯定已经启动了的，而且是在等待"Thread_Two"的释放消息，这样就保持了对象状态的一致性，这个时候"Thread_One"是在一个等待队列中的。如果这个时候"Thread_One"调用ReleaseMutex()方法，是会报错的，因为ReleaseMutex()方法是只能当前所占有的线程来进行释放，互斥就这样完成了。

2.1.3 可等待事件

EventWaitHandle类派生于WaitHandle,被用于跨线程通知事件。 它有两种状态：信号已发状态、信号未发状态。 Set()方法和 Reset()方法分别把句柄状态设置为信号已发或信号未发。 它有两种使用方式，一种是手动重置，还有一种是自动重置。是通过给构造函数提供一个EventResetMode类型的枚举值，

     public enum EventResetMode
     {
        AutoReset,
        ManualReset
     }

.NET提供了EventWaitHandle的两个强类型子类，定义如下：

     public class ManualResetEvent:EventWaitHandle
     {
         public ManualResetEvent(bool initialState):base(initialState,EventResetMode.ManualReset)
         {}
     }
     public sealed class AutoResetEvent : EventWaitHandle
     {
         public AutoResetEvent(bool initialState):base(initialState,EventResetMode.AutoReset)
         {}
     }

先来看一下手动重置：

2.1.3-1

     public class EventDom:IDisposable
     {
         ManualResetEvent _WaitHandle;
         public EventDom()
         {
             _WaitHandle = new ManualResetEvent(true);

             Thread thread = new Thread(DoWork);
             thread.Start();
         }
         private void DoWork()
         {
             int num = ;
             while (true)
             {
                 _WaitHandle.WaitOne();
                 num++;
                 Console.WriteLine("EventDom_" + num.ToString());
             }
         }
         public void StartThread()
         {
             _WaitHandle.Set();
             Console.WriteLine("EventDom->StartThread");
         }
         public void StopThread()
         {
             _WaitHandle.Reset();
             Console.WriteLine("EventDom->StopThread");
         }
         public void Dispose()
         {
             _WaitHandle.Close();
         }

         public static void Test()
         {
             EventDom eventDom = new EventDom();
             eventDom.StopThread();
         }

      }

调用EventDom.Test();进行测试，结果如下图：

在构造函数中我就已经把手动重置事件声明为了 信号已发状态，所以在运行的时候，while在每次循环的时候等待接收到的信号一直都是已发送状态，所以是一直在输出，直到调用了StopThread()方法中的Reset()方法，把状态设置为未发送状态，才使执行暂停。

再来看一下自动重置，修改一下上段的代码，

     public class EventDom : IDisposable
     {
         AutoResetEvent _WaitHandle;
         public EventDom()
         {
             _WaitHandle = new AutoResetEvent(true);

             Thread thread = new Thread(DoWork);
             thread.Start();
         }
         private void DoWork()
         {
             int num = ;
             while (true)
             {
                 _WaitHandle.WaitOne();
                 num++;
                 Console.WriteLine("EventDom_" + num.ToString());
             }
         }
         public void StartThread()
         {
             _WaitHandle.Set();
             Console.WriteLine("EventDom->StartThread");
         }
         public void StopThread()
         {
             _WaitHandle.Reset();
             Console.WriteLine("EventDom->StopThread");
         }
         public void Dispose()
         {
             _WaitHandle.Close();
         }

         public static void Test()
         {
             EventDom eventDom = new EventDom();
             eventDom.StartThread();
         }
     }

首先把手动重置类型换成了自动重置类型，然后再测试代码中把设置状态为未发送的方法，改成了设置状态为已发送的方法。

这个结果是正确，因为自动重置类型就是事件状态被设置为信号已发，它就会保持这个状态，直到某个线程从等待调用中释放出来，然后在这个时候，它的状态会发生改变，自动的反转到未发送状态。

还有一些扩展的知识点就不在这一一阐述了，希望本篇能对大家有所帮助。END

作者：金源

出处：http://www.cnblogs.com/jin-yuan/

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