c#.net多线程编程教学(3):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.Threading.WaitHandle类的实例可以用来封装等待对共享资源的独占访问权的操作系统特定的对象。尤其对于非受管代码的互操作问题。

　　System.Threading.Mutex用于对多个复杂的线程同步的问题，它也允许单线程的访问。

　　像ManualResetEvent和AutoResetEvent这样的同步事件类支持一个类通知其他事件的线程。

　　不讨论线程的同步问题，等于对多线程编程知之甚少，但是我们要十分谨慎的使用多线程的同步。在使用线程同步时，我们事先就要要能够正确的确定是那个对象和方法有可能造成死锁（死锁就是所有的线程都停止了相应，都在等者对方释放资源）。还有赃数据的问题（指的是同一时间多个线程对数据作了操作而造成的不一致），这个不容易理解，这么说吧，有X和Y两个线程，线程X从文件读取数据并且写数据到数据结构，线程Y从这个数据结构读数据并将数据送到其他的计算机。假设在Y读数据的同时，X写入数据，那么显然Y读取的数据与实际存储的数据是不一致的。这种情况显然是我们应该避免发生的。少量的线程将使得刚才的问题发生的几率要少的多，对共享资源的访问也更好的同步。

　　.NET Framework的CLR提供了三种方法来完成对共享资源 ，诸如全局变量域，特定的代码段，静态的和实例化的方法和域。

　　（1） 代码域同步：使用Monitor类可以同步静态/实例化的方法的全部代码或者部分代码段。不支持静态域的同步。在实例化的方法中，this指针用于同步；而在静态的方法中，类用于同步，这在后面会讲到。

　　（2） 手工同步：使用不同的同步类（诸如WaitHandle, Mutex, ReaderWriterLock, ManualResetEvent, AutoResetEvent 和Interlocked等）创建自己的同步机制。这种同步方式要求你自己手动的为不同的域和方法同步，这种同步方式也可以用于进程间的同步和对共享资源的等待而造成的死锁解除。

　　（3） 上下文同步：使用SynchronizationAttribute为ContextBoundObject对象创建简单的，自动的同步。这种同步方式仅用于实例化的方法和域的同步。所有在同一个上下文域的对象共享同一个锁。

Monitor Class

　　在给定的时间和指定的代码段只能被一个线程访问，Monitor 类非常适合于这种情况的线程同步。这个类中的方法都是静态的，所以不需要实例化这个类。下面一些静态的方法提供了一种机制用来同步对象的访问从而避免死锁和维护数据的一致性。

　　Monitor.Enter 方法：在指定对象上获取排他锁。

　　Monitor.TryEnter 方法：试图获取指定对象的排他锁。

　　Monitor.Exit 方法：释放指定对象上的排他锁。

　　Monitor.Wait 方法：释放对象上的锁并阻塞当前线程，直到它重新获取该锁。

　　Monitor.Pulse 方法：通知等待队列中的线程锁定对象状态的更改。

　　Monitor.PulseAll 方法：通知所有的等待线程对象状态的更改。

　　通过对指定对象的加锁和解锁可以同步代码段的访问。Monitor.Enter, Monitor.TryEnter 和 Monitor.Exit用来对指定对象的加锁和解锁。一旦获取（调用了Monitor.Enter）指定对象（代码段）的锁，其他的线程都不能获取该锁。举个例子来说吧，线程X获得了一个对象锁，这个对象锁可以释放的（调用Monitor.Exit(object) or Monitor.Wait）。当这个对象锁被释放后，Monitor.Pulse方法和 Monitor.PulseAll方法通知就绪队列的下一个线程进行和其他所有就绪队列的线程将有机会获取排他锁。线程X释放了锁而线程Y获得了锁，同时调用Monitor.Wait的线程X进入等待队列。当从当前锁定对象的线程（线程Y）受到了Pulse或PulseAll，等待队列的线程就进入就绪队列。线程X重新得到对象锁时，Monitor.Wait才返回。如果拥有锁的线程（线程Y）不调用Pulse或PulseAll，方法可能被不确定的锁定。Pulse, PulseAll and Wait必须是被同步的代码段鄂被调用。对每一个同步的对象，你需要有当前拥有锁的线程的指针，就绪队列和等待队列（包含需要被通知锁定对象的状态变化的线程）的指针。

　　你也许会问，当两个线程同时调用Monitor.Enter会发生什么事情？无论这两个线程地调用Monitor.Enter是多么地接近，实际上肯定有一个在前，一个在后，因此永远只会有一个获得对象锁。既然Monitor.Enter是原子操作，那么CPU是不可能偏好一个线程而不喜欢另外一个线程的。为了获取更好的性能，你应该延迟后一个线程的获取锁调用和立即释放前一个线程的对象锁。对于private和internal的对象，加锁是可行的，但是对于external对象有可能导致死锁，因为不相关的代码可能因为不同的目的而对同一个对象加锁。

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