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职责和一块学习笔记,读书笔记

16 4月 , 2019  

  在线程里,尽管急需共享数据,那么一定供给采纳同步本领,确定保障1回唯有多少个线程访问和更动共享数据的景况。在.net中,lock语句、Interlocked类和Monitor类可用于进程之中的协同。


1、如若三个或八个线程访问同壹的对象,或许访问不一齐的共享状态,会现出争用规范。

(一)概述

1、lock语句与线程安全

  lock语句是设置锁定和平消除除锁定的1种轻巧方法。在应用lock语句从前,先进入另3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等同,每便运营的出口结果都不一样,但从不多个是不错的。假如将线程数量减小,那么获得正确值的次数会追加,但也不是历次都没错。

  使用lock关键字,能够兑现多个线程访问同2个数目时的1块难点。lock语句表示等待钦命对象的锁定,该目的只可以时引用类型。进行锁定后——只锁定了3个线程,就运营lock语句块中的代码,在lock块最后接触锁定,以便另贰个线程可以锁定该指标。

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格局。但是,即使是对质量的走访实行锁定:

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。在点子调用get存款和储蓄器,以赢得state的当下值,然后set存储器给state设置新值。在调用对象的get和set存款和储蓄器时期,对象并未锁定,另2个线程依然能够博得临时值。最棒的章程是在不改造SharedState类的前提下,在调用方法中,将lock语句增加到非凡的地点:

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;
            }
        }
    }
}

  在三个地方使用lock语句并不表示访问对象的别的线程都在守候。必须对各种访问共享数据的线程彰显采用同步成效。

  为使对state的改造作为三个原子操作,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 }

有着须求静观其变的操作,例如,因为文件、数据库或网络访问都必要断定的大运,此时就足以运行四个新的线程,同时产生其余义务。

2、Interlocked类

  Interlocked类用于使变量的简易语句原子化。i++并非线程安全的,它关系多个步骤:取值、自增、存值。这个操作或然被线程调度器打断。Interlocked类提供了以线程安全的方法递增、递减、沟通和读取值的法子。Interlocked类只可以用于简单的一道难题,而且非常快。由此,下面的IncrementState()方法的代码能够改为:return
Interlocked.Increment(ref state);

二10十贰线程间应尽量幸免同步难点,最佳不要线程间共享数据。倘诺非得要共享数据,就须求采纳同步本事,确认保证一回唯有一个线程访问和退换共享状态。

运作结果:

线程是先后中独立的指令流。

3、Monitor类

  lcok语句最终会有C#编写翻译器解析为使用Monitor类。

lock(obj)
{
    //执行代码
}

  轻便的lock(obj)语句会被分析为调用Enter()方法,该方法会一贯等待,直到线程锁定目的。一回唯有一个线程能锁定目的,只要打消锁定,线程就足以进去同步阶段。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,不论是不是抛出相当,都就要语句块运维末尾解除锁定。

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

  相对于lock语句,Mpnitor类能够设置3个守候被锁定的超时值。那样就不会Infiniti制期限的等待锁定,假若等待锁定时期超过规定期间,则赶回false,表示未被锁定,线程不再等待,试行其余操作。大概今后,该线程会再度尝试获得锁定:

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
}

   假诺依据对象的锁定目的(Monitor)的种类开垦由于垃圾堆回收而过高,能够运用SpinLock结构。,SpinLock结构适用于:有大气的锁定,而且锁定期间总是非常长的景况。应幸免选择多少个SpinLock结构,也不要调用任何或者过不去的内容。

一::lock语句

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lock语句事设置锁定和接触锁定的1种轻易方法。其语法格外轻巧:

2、要制止该难点,能够选用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类是对线程的一个很好的虚幻,该类位于System.Threading.Tasks名称空间中,提供了数额和天职并行性。

将共享数据的操作代码,放在上述的“{…}”区域内。锁定的靶子(obj)必须是援引类型,假诺锁定3个值类型,实际是锁定了它的3个副本,并从未落实锁定成效。

运作结果:

Paraller.For()和Paraller.ForEach()方法在每趟迭代中调用一样的代码,2Parallel.Invoke()方法允许同时调用差别的方式。Paraller.Invoke用于职责并行性,而Parallel.ForEach用于数据并行性。

貌似地,被锁定指标须要被创建为 私有 只读 引用类型:

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        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。

一、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法子递增、递减、交流和读取值的方法。

四、过多的锁定会变成死锁。所谓死锁正是至少有五个线程被挂起,相互等待对方解锁,以至于线程Infiniti等待下去。

在For()方法中,前多个参数定义了循环的开端和终止,第几个参数是多个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类只等待它成立的天职,而不等待其余后台活动。

三::Monitor类

运维结果:

Parallel.For()方法能够提前终止:

与lock相似,C#的lock语句被编写翻译器解析为使用Monitor类。锁定初阶相当于Monitor.Enter(obj)
方法,该方法会平昔守候,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,相当于:

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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);
            }

伍、同步难点和争用条件以及死锁相关,要防止同步难点,最棒就无须在线程之间共享数据。假如要共享数据就非得运用同步技艺,确定保证3次唯有一个线程访问和改动共享状态。在C#中,lock语句是设置锁定和消除锁定的1种轻便方法。编写翻译器将其编译为IL后,会被编译成了调用Monitor类的Enter和Exit方法。

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

与lock语句相比较,Monitor类的独到之处在于:能够增加三个等待北锁定的超时值。那样就不会无有效期等待被锁定,而得以行使
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()仍可以够对线程举行开始化和剥离时制定措施:

            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
            }

编写翻译结果:

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);
});

就算obj被锁定,TryEnter() 方法就会把 bool 型引用参数 lockTaken 设置为
true,并伙同地走访由 obj 锁定的事态。倘使另一线程 锁定 obj 的时间超越500 飞秒,Try Enter() 方法就把变量 lockTaken 设为 false
,线程不再等待,而是用来实施此外操作。或然在后来,该线程会尝试重新被锁定。

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除去循环起来与停止的钦定,首个是对迭代调用的各种线程举行处理,第伍个是迭代的办法主体,第多个是迭代到位时对线程的处理。

 四::SpinLock结构

6、争用规范的另二个例子。

 

职责和一块学习笔记,读书笔记。它是叁个结构体(struct),用法极类似于Monitor类。获得锁用
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
            }

            // ...
        }

运营结果:

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 四新添。它适用于:有大批量的锁,且锁定时期都充裕短。程序须要幸免使用多个SpinLock 结构,也休想调用任何恐怕阻塞的内容。

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五::WaitHandle 基类

从下边结果看到,210个任务分别对共享的多寡拉长后,打字与印刷其结果。种种职务实施500次,共贰十三个职分,理想的结果是一千0,可是事实并非如此。事实是历次运转的结果都不可同日而语,且尚未八个结果是正确的。使用lock语句时要小心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。

三、通过Parallel.Invoke()方法调用四个方法

WaitHandle是2个虚无基类,用于等待3个确定性信号的装置。能够等待分歧的功率信号,因为WaitHandle是七个基类,能够从中派生1些类。

7、将上述代码改写为如下的SyncRoot情势,可是无法打字与印刷输出理想结果的10000。

Parallel.Invoke()方法运维传递2个Action委托数组,在内部可以钦赐要求互相运维的不②秘诀。

        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 }

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将SharedState类也改写为SyncRoot格局,依然尤其,不晓得原委。

 

以上实例代码,使用”异步委托”, BeginInvoke() 方法再次回到三个贯彻了
IAsycResult接口的靶子。使用 IAsycResult 接口,能够用AsycResult属性访问
WaitHandle
基类。在调用WaitOne()方法时,线程等待三个与等待句柄相关的功率信号。

 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 }

 

动用 WaitHandle
类能够等待四个随机信号出现(WaitOne()方法)、等待必须发出复信号的三个对象(WaitAll()方法)、可能等待四个指标中的贰个(WaitAny()方法)。后两者事WaitHandle类的静态方法,接收三个WaitHandle参数数组。

最简便易行且有限支撑的点子是在DoJob方法中,将lock语句加多到适当的地方。

(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 }

为了越来越好的主宰并行动作,能够运用System.Threading.Tasks名称空间中的Task类。

Mutex(mutual exclusion,互斥)是 .NET Framework中提供跨三个进程一块访问的一个类。所以,它常被用来“程序单1运维调控”。

照旧也得以如下重写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、运转职责

它可怜类似于Monitor类,因为她们都唯有一个线程能具有锁定。只有三个线程能收获互斥锁定,访问受排挤爱抚的共同代码区域。Mutex派生自基类WaitHandle,由此得以应用WaitOne()方法得到互斥锁定,在该进度中形成该互斥的具备者。调用
ReleaseMutex()方法,释放互斥。

注意:在3个地点使用lock语句并不表示,访问对象的任何线程都正在等候。必须对各样访问共享状态的线程显示地选用同步作用。

(一)使用线程池的任务

            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类是二个静态类型,用于使轻便的言辞原子化,例如,i++不是线程安全的,它的操作包涵:从内部存款和储蓄器中获取多个值,给该值递增一,再将它存储回内部存款和储蓄器。全数这几个操作都有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极度周边于互斥,其分别在于Semaphore可以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慕的能源的线程个数。它适用于:有许多可用能源,且只同意一定数量的线程访问该财富。

 

(贰)同步职务

八::Events类

任务不必然要使用线程池中的线程,也能够应用此外线程。

它是一种能够在系统范围内共同财富的章程。

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

九::Barrier类

 

它尤其适用于当中办事有过五个职务分支且之后又需求联合工作的情事。

(三)使用单独线程的职分

十::ReaderWriterLockSlim类

若是职责的代码应该长日子运作,就应有选拔TaskCreationOptions.LongRunning告诉职责调度器成立3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多少个读取器(而不是叁个写入器)访问有个别能源,可以接纳此类。它提供了一个锁定功效,假设没有写入器锁定资源,就同意多少个读取器访问能源,但只可以有2个写入器锁定该财富。

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

 

 

 

贰、Future——职分的结果

 

职分达成时,它能够把壹部分实惠的情况新闻写到共享对象中,那么些共享对象必须是线程安全的。另二个取舍是采纳再次来到有些结果的天职,如Future它是Task类的3个泛型版本,使用那几个类时,能够定义职务回到的结果的门类。

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);

 

叁、接二连三的天职

经过职分,能够钦赐在任务成功后,应起头运转另3个特定职务。

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、任务层次结构

职务也能够整合四个层次结构。3个职务运行贰个新职务时,就开发银行了二个父/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 }

 

 

(四)取消架构

.NET四.五含有八个撤销架构,允许以规范方法收回长日子运作的天职。打消框架结构基于合营行为,它不是威胁的。长日子运作的职分会检查它是或不是被撤消,并赶回调控权。辅助撤销的点子接受三个CancellationToken参考。

 

一、Parallel.For()方法的吊销

 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.NET肆.5中的三个新办法CancelAfter,在500微秒后收回标识。在For()循环的兑当代码内部,Parallel类验证CanceledToken的结果,并打消操作。一旦撤废操作,For()方法就抛出叁个OperationCanceledException类型的可怜。

 

2、职分的吊销

平等的撤销情势也足以用于义务。

 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);

亟需小心的是:线程池中的全部线程皆未来台线程,不可设置线程优先级、名称,随着前台线程的终止而得了,只适用于长时间任务。

 

(六)Thread类

此类允许创造前台线程,以及安装线程的先行级。

 

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());
}

借使选取了ParameterizedThreadStart委托,线程的入口点必须有三个object类型的参数,且再次来到类型为void。

 

贰、后台线程

壹经有一个前台线程在运作,应用程序的进程就在运作。如若八个前台线程在运维,而Main()方法甘休了,应用程序的经过就依旧是激活的,直到全部前台线程完结其职分达成。

私下认可情形下,用Thread类创造的线程是前台线程,线程池中的线程是后台线程。Thread类创设线程时,能够设置IsBackground属性来规定成立前台还是后台线程。

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");
}

在通过Thread类创立线程的时候,设置IsBackground属性为false,也便是创办二个前台线程。这种气象下在主线程甘休时,t壹不会终结。但借使将IsBackground设置为true,则会随着主线程的终结而终结。

 

叁、线程的先期级

给线程钦赐优先级,就足以影响系统对线程的调度顺序。在Thread类中,能够设置Priority属性,以震慑线程的着力优先级。

 

四、调节线程

读取Tread的ThreadState属性,能够得到线程的情况。

Thread的Start()方法创设线程,线程状态为UnStarted;

线程调度器采用运营后,线程转台改换为Running;

Thread.Sleep()方法会使线程处于WaitSleepJoin;

Thread类的Abort()方法,触发ThreadAbortException类型的非凡,线程状态会成为AbortedRequested,如若没有复位终止则改为Aborted;

Thread.ResetAbort()方法可以让线程在触发ThreadAbortException非凡后继续运转;

威尼斯人线上娱乐 ,Thread类的Join()会终止当前线程,等待进入的线程实现收尾,此时线程状态为WaitSleepJoin。

 

 

(7)线程难点

一、争用标准

假诺八个或多少个线程访问同1的目的,并且对共享状态的造访尚未壹块,就会面世争用标准化。要制止该难题,能够锁定共享对象。那足以经过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

出于多少个线程都在守候对方,就涌出了死锁,线程将有线等待下去。为了幸免这么些主题材料,能够在应用程序的系统架构中,从壹起初就安插好锁定的次第,也足以为锁定定义超时时间。

 

 

(八)同步

共享数据必须运用同步手艺,确定保障1遍唯有3个线程访问和转移共享状态。能够采纳lock语句、Interlocked类和Monitor类进行进度之中的一路。Mutex类、伊夫nt类、塞马phoreSlim类和ReaderWriterLockSlim类提供了八个经过之间的线程同步。

 

一、lock语句和线程安全

lock语句是安装锁定和排除锁定的1种简易方法。

在一贯不行使lock语句的事态下,多个线程操作共享数据,最后收获的结果尚未一个会正确。

 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,未来才干收获不错的结果。

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类用于使变量的简短语句原子化。

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#编写翻译器解析为使用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语句的优点是:能够因而调用TryEnter()方法加多三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

周旋于Monitor垃圾回收导致过高的种类开拓,使用SpinLock结构就能有效降低系统开采。SpinLock的接纳方法与Monitor非凡相似,但因为SpinLock是结构所以在把变量赋值为另四个变量会创建3个别本。

 

5、WaitHandle基类

WaitHandle是2个华而不实基类,用于等待八个时限信号的安装。能够等待差别的非复信号,因为WaitHandle是2个基类,能够从中派生一些类。

 

6、Mutex类

Mutex(mutual exclusion,互斥)是.NET
Framework中提供跨三个线程同步访问的三个类。

在Mutex类的构造函数中,能够钦定互斥是或不是最初由主调线程具有,定义互斥的名号,获得互斥是不是留存的新闻。

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

系统能够辨认出名称的排斥,能够选取它来禁止应用程序运行四回。

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

复信号量是1种计数的互斥锁。假若必要限制能够访问可用能源的线程数,信号量就很有用。

.NET4.伍为实信号量功用提供了三个类Semaphore和SemaphoreSlim。Semaphore类能够命名,使用系统范围内的能源,允许在分化进度之间联合。SemaphoreSlim类是对较短等待时间开始展览了优化的轻型版本。

 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

与排斥和连续信号量对象同样,事件也是一个连串范围内的能源共同方法。为了从托管代码中选择系统事件,.NET
Framework在System.Threading名称空间中提供了马努alReset伊芙nt、AutoReset伊芙nt、马努alReset伊夫ntSlim和Countdown伊芙nt类。

C#中event关键字与那里的event类未有此外关系。

 

9、Barrier类

对此联合,Barrier类卓殊适用于个中办事有三个职分分支且之后又需求统壹工作的景况。

 

10、ReaderWriterLockSlim类

为了使锁定机制允许锁定八个读取器访问某些能源,能够选用ReaderWriterLockSlim类。

 

(九)Timer类

.NET
Framework提供了多少个Timer类,用于在有些时刻间隔后调用有些方法。System.Threading.Timer、System.Timers.Timer、System.WIndows.Forms.Timer、System.Web.UI.Timer和System.Windows.Threading.Timer。

 

(十)数据流

Parallel类、Task类和Parallel
LINQ为数量并行性提供了重重支持。不过,那个类不可能一直协助数据流的拍卖,以及互动转变数据。那种情景下,使用System.Threading.Tasks.Dataflow名称空间中的相关类来处理。


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