C# 多线程系列（六）

同步

　　当多个线程共享一些数据的时候，我们就需要使用同步技术，确保一次只有一个线程访问合改变共享状态。注意，同步问题与争用和死锁有关。

例：

static int idx = ;

static void Add()

{

    for (int i = ; i < ; i++)

    {

        idx++;

    }

}

static void Main()

{

    const int SIZE = ;

    Task[] arr = new Task[SIZE];

    while (true)

    {

        for (int i = ; i < SIZE; i++)

        {

            arr[i] = new Task(Add);

            arr[i].Start();         //启动多个线程

        }

        for (int i = ; i < SIZE; i++)

        {

            arr[i].Wait();          //等待线程完成

        }

        Console.WriteLine(idx);

        Thread.Sleep();

        idx = ;//  重置数据，再次运行

    }

}

结果：

1717634
1652989
1444839
1272385
1558097
1297459
1968232
2000000

显然，不是我们想要的，我们期望每次运行的结果都是2000000。这是因为idx++不是线程安全的，它的操作包括从内存中获取一个值，给该值递增1，再将它存回内存。这些操作都可能会被线程调度器打断。

这种情况下，我们就需要一些同步方法解决该问题。

lock关键字将语句块标记为临界区，方法是获取给定对象的互斥锁，执行语句，然后释放该锁。在块的开始处调用 Enter，而在块的结尾处调用 Exit。这样可确保当一个线程位于代码的关键部分时，另一个线程不会进入该关键部分。如果其他线程尝试进入锁定的代码，则它将一直等待（即被阻止），直到该对象被释放。一个线程，当阻塞的时候，不占用CPU资源。

static object locker = new object();

static void Add()

{

    for (int i = ; i < ; i++)

    {

        lock (locker)

            idx++;

    }

}

Interlocked类用于使变量的简单语句原子话（最小执行单元，不会被中途打断），提供了以线程安全的方式递增、递减、交换和读取值的方法。

对上例而言，把idx++替换成Interlocked.Increment(ref idx);

Monitor类算是实现锁机制的纯正类，lock语句由编译器解析为使用Monitor类。

lock(obj)

{

    //synchronized region for obj

}

相当于

Monitor.Enter(obj);

try

{

    //synchornized region for obj

}

finally

{

    Monitor.Exit(obj)

}

用TryEnter可以添加timeout

 object obj = new object();

 Task.Run(()=>{

     lock(obj)

     {

         Console.WriteLine("lock obj");

         Thread.Sleep();

     }

 });

 bool b = Monitor.TryEnter(obj, );

 if (b)

 {

     try

     {

         Console.WriteLine("monitor enter.");

     }

     finally

     {

         Monitor.Exit(obj);

     }

 }

 else

 {

     Console.WriteLine("monitor enter false.");

 }

 Console.ReadKey();

另外，Monitor还提供了Wait方法，用于释放对象上的锁并阻止当前线程，直到它重新获取该锁。

提供了Pulse方法用于通知等待队列中的线程锁定对象状态的更改；PulseAll通知所有的等待线程对象状态的更改。

SpinLock自旋锁，如果基于对象锁定（Monitor）的系统开销由于垃圾回收而过高，就可以使用SpinLock结构。如果有大量的锁定（例如，列表中的每个节点都有一个锁定），且锁定的时间总是非常短，SpinLock结构就很有用。应避免使用多个SpinLock结构，也不要调用任何可能阻塞的内容。SpinLock 应仅用于您，这样做可以改进应用程序的性能确定后。还有一点需要注意 SpinLock 是值类型，为了提高性能。出于此原因，您必须非常小心，以免意外复制 SpinLock 实例，因为两个实例（原始项和副本）都将完全相互独立的这可能会导致错误行为的应用程序。如果 SpinLock 必须围绕传递实例，则应通过引用而不是通过值传递。

请不要在存储 SpinLock 只读字段中的实例。

巴特西

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