在.net面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)階段在線程資源共享中的線程安全和線程沖突的解決方案;多線程同步,使用線程鎖和線程通知實(shí)現(xiàn)線程同步,具體內(nèi)容介紹如下:
1、 ThreadStatic特性
特性:[ThreadStatic]
功能:指定靜態(tài)字段在不同線程中擁有不同的值
在此之前,我們先看一個(gè)多線程的示例:
我們定義一個(gè)靜態(tài)字段:
static int num = 0;
然后創(chuàng)建兩個(gè)線程進(jìn)行分別累加:
new Thread(() =>
{
for (int i = 0; i 1000000; i++)
++num;
Console.WriteLine("來(lái)自{0}:{1}", Thread.CurrentThread.Name, num);
})
{ Name = "線程一" }.Start();
new Thread(() =>
{
for (int i = 0; i 2000000; i++)
++num;
Console.WriteLine("來(lái)自{0}:{1}", Thread.CurrentThread.Name, num);
})
{ Name = "線程二" }.Start();
運(yùn)行多次結(jié)果如下:
可以看到,三次的運(yùn)行結(jié)果均不相同,產(chǎn)生這種問(wèn)題的原因是多線程中同步共享問(wèn)題導(dǎo)致的,即是多個(gè)線程同時(shí)共享了一個(gè)資源。如何解決上述問(wèn)題,最簡(jiǎn)單的方法就是使用靜態(tài)字段的ThreadStatic特性。
在定義靜態(tài)字段時(shí),加上[ThreadStatic]特性,如下:
復(fù)制代碼 代碼如下:
[ThreadStatic]
static int num = 0;
兩個(gè)線程不變的情況下,再次運(yùn)行,結(jié)果如下:
不論運(yùn)行多少次,結(jié)果都是一樣的,當(dāng)字段被ThreadStatic特性修飾后,它的值在每個(gè)線程中都是不同的,即每個(gè)線程對(duì)static字段都會(huì)重新分配內(nèi)存空間,就當(dāng)然于一次new操作,這樣一來(lái),由于static字段所產(chǎn)生的問(wèn)題也就沒(méi)有了。
2. 資源共享
多線程的資源共享,也就是多線程同步(即資源同步),需要注意的是線程同步指的是線程所訪問(wèn)的資源同步,并非是線程本身的同步。
在實(shí)際使用多線程的過(guò)程中,并非都是各個(gè)線程訪問(wèn)不同的資源。
下面看一個(gè)線程示例,假如我們并不知道線程要多久完成,我們等待一個(gè)固定的時(shí)間(假如是500毫秒):
先定義一個(gè)靜態(tài)字段:
static int result;
創(chuàng)建線程:
Thread myThread = new Thread(() =>
{
Thread.Sleep(1000);
result = 100;
});
myThread.Start();
Thread.Sleep(500);
Console.WriteLine(result);
運(yùn)行結(jié)果如下:
可以看到結(jié)果是0,顯然不是我們想要的,但往往在線程執(zhí)行過(guò)程中,我們并不知道它要多久完成,能不能在線程完成后有一個(gè)通知?
這里有很多笨的方法,比如我們可能會(huì)想到使用一個(gè)循環(huán)來(lái)檢測(cè)線程狀態(tài),這些都不是理想的。
.NET為我們提供了一個(gè)Join方法,就是線程阻塞,可以解決上述問(wèn)題,我們使用Stopwatch來(lái)記時(shí),
改進(jìn)線程代碼如下:
System.Diagnostics.Stopwatch watch = System.Diagnostics.Stopwatch.StartNew();
Thread myThread = new Thread(() =>
{
Thread.Sleep(1000);
result = 100;
});
myThread.Start();
Thread.Sleep(500);
myThread.Join();
Console.WriteLine(watch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine(result);
運(yùn)行結(jié)果如下:
結(jié)果和我們想要的是一致的。
3. 線程鎖
除了上面示例的方法,對(duì)于線程同步,.NET還為我們提供了一個(gè)鎖機(jī)制來(lái)解決同步,再次改進(jìn)上面示例如下:
先定義一個(gè)靜態(tài)字段來(lái)存儲(chǔ)鎖:
static object locker = new object();
這里我們可以先不用考慮這個(gè)對(duì)象是什么。繼續(xù)看改進(jìn)后的線程:
System.Diagnostics.Stopwatch watch = System.Diagnostics.Stopwatch.StartNew();
Thread t1 = new Thread(() =>
{
lock (locker)
{
Thread.Sleep(1000);
result = 100;
}
});
t1.Start();
Thread.Sleep(100);
lock (locker)
{
Console.WriteLine("線程耗時(shí):"+watch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("線程輸出:"+result);
}
運(yùn)行結(jié)果如下:
運(yùn)行結(jié)果和上面示例一樣,如果線程處理過(guò)程較復(fù)雜,可以看到耗時(shí)明顯減少,這是一種用比阻塞更效率的方式完成線程同步。
4. 線程通知
前面說(shuō)到了能否在一個(gè)線程完成后,通知等待的線程呢,這里.NET為我們提供了一個(gè)事件通知的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
4.1 AutoResetEvent
先定義一個(gè)通知對(duì)象
復(fù)制代碼 代碼如下:
static EventWaitHandle tellMe = new AutoResetEvent(false);
改進(jìn)上面的線程如下:
System.Diagnostics.Stopwatch watch = System.Diagnostics.Stopwatch.StartNew();
Thread myThread = new Thread(() =>
{
Thread.Sleep(1000);
result = 100;
tellMe.Set();
});
myThread.Start();
tellMe.WaitOne();
Console.WriteLine("線程耗時(shí):" + watch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("線程輸出:" + result);
運(yùn)行結(jié)果如下:
4.2 ManualResetEvent
和AutoResetEvent 相對(duì)的還有一個(gè) ManualResetEvent 手動(dòng)模式,他們的區(qū)別在于,在線程結(jié)束后ManualResetEvent 還是可以通行的,除非手動(dòng)Reset關(guān)閉。下面看一個(gè)示例:
先定義一個(gè)手動(dòng)通知的對(duì)象:
static EventWaitHandle mre = new ManualResetEvent(false);
創(chuàng)建線程:
System.Diagnostics.Stopwatch watch = System.Diagnostics.Stopwatch.StartNew();
Thread myThreadFirst = new Thread(() =>
{
Thread.Sleep(1000);
result = 100;
mre.Set();
}) { Name = "線程一" };
Thread myThreadSecond = new Thread(() =>
{
mre.WaitOne();
Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "獲取結(jié)果:" + result + "("+System.DateTime.Now.ToString()+")");
}) { Name="線程二"};
myThreadFirst.Start();
myThreadSecond.Start();
mre.WaitOne();
Console.WriteLine("線程耗時(shí):" + watch.ElapsedMilliseconds + "(" + System.DateTime.Now.ToString() + ")");
Console.WriteLine("線程輸出:" + result + "(" + System.DateTime.Now.ToString() + ")");
運(yùn)行結(jié)果如下:
4.3. Semaphore
Semaphore也是線程通知的一種,上面的通知模式,在線程開(kāi)啟的數(shù)量很多的情況下,使用Reset()關(guān)閉時(shí),如果不使用Sleep休眠一下,很有可能導(dǎo)致某些線程沒(méi)有恢復(fù)的情況下,某一線程提前關(guān)閉,對(duì)于這種很難預(yù)測(cè)的情況,.NET提供了更高級(jí)的通知方式Semaphore,可以保證在超多線程時(shí)不會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題。
先定義一個(gè)通知對(duì)象的靜態(tài)字段:
復(fù)制代碼 代碼如下:
static Semaphore sem = new Semaphore(2, 2);
使用循環(huán)創(chuàng)建100個(gè)線程:
for (int i = 1; i = 100; i++)
{
new Thread(() =>
{
sem.WaitOne();
Thread.Sleep(30);
Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name+" "+DateTime.Now.ToString());
sem.Release();
}) { Name="線程"+i}.Start();
}
運(yùn)行結(jié)果如下:
可以看到完整的輸出我們所想要看到的結(jié)果。
5. 本節(jié)要點(diǎn):
A.線程中靜態(tài)字段的ThreadStatic特性,使用該字段在不同線程中擁有不同的值
B.線程同步的幾種方式,線程鎖和線程通知
C.線程通知的兩種方式:AutoResetEvent /ManualResetEvent 和 Semaphore
到此為止.net面向?qū)ο笾嗑€程(Multithreading)及多線程高級(jí)應(yīng)用介紹到此為止。
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