C#多线程之线程同步
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：
到此这篇关于C#多线程之线程同步的文章就介绍到这了。希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。
相关推荐
-
详解C#多线程之线程同步
多线程内容大致分两部分,其一是异步操作,可通过专用,线程池,Task,Parallel,PLINQ等,而这里又涉及工作线程与IO线程:其二是线程同步问题,鄙人现在学习与探究的是线程同步问题. 通过学习<CLR via C#>里面的内容,对线程同步形成了脉络较清晰的体系结构,在多线程中实现线程同步的是线程同步构造,这个构造分两大类,一个是基元构造,一个是混合构造.所谓基元则是在代码中使用最简单的构造.基原构造又分成两类,一个是用户模式,另一个是内核模式.而混合构造则是在内部会使用基元构造的用户模
-
C#多线程之线程同步WaitHandle
一.引言 在前面的文章中,我们是使用“锁”的方式实现了线程间的通信,这种通信方式比较笨重.除了锁之外,.NET中还提供了一些线程间更自由通讯的工具,他们提供了通过“信号”进行通讯的机制,通俗的比喻为“开门”.“关门”:Set()开门.Reset()关门.WaitOne()等着. 二.WaitHandle WaitHandle位于System.Threading命名空间下,是用来封装等待对共享资源进行独占访问的操作系统特定的对象.WaitHandle是一个抽象类,我们一般不直接使用,而是使用它的派
-
C#多线程及同步示例简析
60年代,在OS中能拥有资源和独立运行的基本单位是进程,然而随着计算机技术的发展,进程出现了很多弊端,一是由于进程是资源拥有者,创建.撤消与切换存在较大的时空开销,因此需要引入轻型进程:二是由于对称多处理机(SMP)出现,可以满足多个运行单位,而多个进程并行开销过大. 因此在80年代,出现了能独立运行的基本单位--线程(Threads). 线程,有时被称为轻量级进程(Lightweight Process,LWP),是程序执行流的最小单元.一个标准的线程由线程ID,当前指令指针(P
-
c#中多线程间的同步示例详解
目录 一.引入 二.Lock 三.Monitor 四.Interlocked 五.Semaphore 六.Event 七.Barrier 八.ReaderWriterLockSlim 九.Mutex 十.ThreadLocal ,AsyncLocal,Volatile 十一.有意思的示例 总结 一.引入 先给出一个Num类的定义 internal class Num { public static int odd = 50000; public static int even = 10000;
-
C#实现多线程的同步方法实例分析
本文主要描述在C#中线程同步的方法.线程的基本概念网上资料也很多就不再赘述了.直接接入 主题,在多线程开发的应用中,线程同步是不可避免的.在.Net框架中,实现线程同步主要通过以下的几种方式来实现,在MSDN的线程指南中已经讲了几种,这里结合作者实际中用到的方式一起说明一下. 1. 维护自由锁(InterLocked)实现同步 2. 监视器(Monitor)和互斥锁(lock) 3. 读写锁(ReadWriteLock) 4. 系统内核对象 1) 互斥(Mutex), 信号量(Semaphore
-
详细解析C#多线程同步事件及等待句柄
最近捣鼓了一下多线程的同步问题,发现其实C#关于多线程同步事件处理还是很灵活,这里主要写一下,自己测试的一些代码,涉及到了AutoResetEvent 和 ManualResetEvent,当然还有也简要提了一下System.Threading.WaitHandle.WaitOne .System.Threading.WaitHandle.WaitAny和System.Threading.WaitHandle.WaitAll ,下面我们一最初学者的角度来看,多线程之间的同步. 假设有这样的一个场
-
c#.net多线程编程教学——线程同步
随着对多线程学习的深入,你可能觉得需要了解一些有关线程共享资源的问题. .NET framework提供了很多的类和数据类型来控制对共享资源的访问. 考虑一种我们经常遇到的情况:有一些全局变量和共享的类变量,我们需要从不同的线程来更新它们,可以通过使用System.Threading.Interlocked类完成这样的任务,它提供了原子的,非模块化的整数更新操作. 还有你可以使用System.Threading.Monitor类锁定对象的方法的一段代码,使其暂时不能被别的线程访问. System
-
C#简单多线程同步和优先权用法实例
本文实例讲述了C#简单多线程同步和优先权用法.分享给大家供大家参考.具体分析如下: 本文实例题目如下: 麦当劳有两个做汉堡的厨师(工号:11,12)和三个销售人员(工号:21,22,23). 厨师生产汉堡,并负责将做好的汉堡放入货架,货架台大小有限,最多放6个汉堡,11和12不能同时往货架台上放汉堡,11具有优先权. 销售人员负责销售食品,三个销售人员取食品时,货架不能为空,三人不能同时取,23优先权最高,21最低.21卖的最快,取得频率最高,22次之. 一天的工作量是销售70个汉堡. 这里先来
-
C#多线程系列之进程同步Mutex类
Mutex 中文为互斥,Mutex 类叫做互斥锁.它还可用于进程间同步的同步基元. Mutex 跟 lock 相似,但是 Mutex 支持多个进程.Mutex 大约比 lock 慢 20 倍. 互斥锁(Mutex),用于多线程中防止两条线程同时对一个公共资源进行读写的机制. Windows 操作系统中,Mutex 同步对象有两个状态: signaled:未被任何对象拥有: nonsignaled:被一个线程拥有: Mutex 只能在获得锁的线程中,释放锁. 构造函数和方法 Mutex 类其构造函
-
java多线程之线程同步七种方式代码示例
为何要使用同步? java允许多线程并发控制,当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时(如数据的增删改查), 将会导致数据不准确,相互之间产生冲突,因此加入同步锁以避免在该线程没有完成操作之前,被其他线程的调用, 从而保证了该变量的唯一性和准确性. 1.同步方法 即有synchronized关键字修饰的方法. 由于java的每个对象都有一个内置锁,当用此关键字修饰方法时, 内置锁会保护整个方法.在调用该方法前,需要获得内置锁,否则就处于阻塞状态. 代码
-
Java多线程之线程同步
volatile 先看个例子 class Test { // 定义一个全局变量 private boolean isRun = true; // 从主线程调用发起 public void process() { test(); try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } stop(); } // 启动一个子线程循环读取isRun private void test() {
-
C++ 如何实现多线程与线程同步
CreateThread 实现多线程: 先来创建一个简单的多线程实例,无参数传递版,运行实例会发现,主线程与子线程运行无规律. #include <windows.h> #include <iostream> using namespace std; DWORD WINAPI Func(LPVOID lpParamter) { for (int x = 0; x < 10; x++) { cout << "thread function" &l
-
C#多线程之线程同步
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.S
-
Java使用线程同步解决线程安全问题详解
第一种方法:同步代码块: 作用:把出现线程安全的核心代码上锁 原理:每次只能一个线程进入,执行完毕后自行解锁,其他线程才能进来执行 锁对象要求:理论上,锁对象只要对于当前同时执行的线程是同一个对象即可 缺点:会干扰其他无关线程的执行 所以,这种只是理论上的,了解即可,现实中并不会这样用 public class 多线程_4线程同步 { public static void main(String[] args) { //定义线程类,创建一个共享的账户对象 account a=new accoun
-
Java多线程编程中synchronized线程同步的教程
0.关于线程同步 (1)为什么需要同步多线程? 线程的同步是指让多个运行的线程在一起良好地协作,达到让多线程按要求合理地占用释放资源.我们采用Java中的同步代码块和同步方法达到这样的目的.比如这样的解决多线程无固定序执行的问题: public class TwoThreadTest { public static void main(String[] args) { Thread th1= new MyThread1(); Thread th2= new MyThread2(); th1.st
-
Java多线程 线程同步与死锁
Java多线程 线程同步与死锁 1.线程同步 多线程引发的安全问题 一个非常经典的案例,银行取钱的问题.假如你有一张银行卡,里面有5000块钱,然后你去银行取款2000块钱.正在你取钱的时候,取款机正要从你的5000余额中减去2000的时候,你的老婆正巧也在用银行卡对应的存折取钱,由于取款机还没有把你的2000块钱扣除,银行查到存折里的余额还剩5000块钱,准备减去2000.这时,有趣的事情发生了,你和你的老婆从同一个账户共取走了4000元,但是账户最后还剩下3000元. 使用代码模拟下取款过