c#语言-多线程中的锁系统(一)_.NET_编程开发_程序员俱乐部

介绍

平常在多线程开发中，总避免不了线程同步。本篇就对net多线程中的锁系统做个简单描述。   目录 一：lock、Monitor        1：基础。        2: 作用域。        3：字符串锁。        4：monitor使用   二：mutex   三：Semaphore   四：总结   一：lock、Monitor 1：基础   Lock是Monitor语法糖简化写法。Lock在IL会生成Monitor。          //======Example 1=====             string obj = "helloworld";             lock (obj)             {                 Console.WriteLine(obj);             }             //lock  IL会编译成如下写法             bool isGetLock = false;             Monitor.Enter(obj, ref isGetLock);             try             {                 Console.WriteLine(obj);             }             finally             {                 if (isGetLock)                 {                     Monitor.Exit(obj);                 }             }   isGetLock参数是Framework  4.0后新加的。 为了使程序在所有情况下都能够确定，是否有必要释放锁。例: Monitor.Enter拿不到锁   Monitor.Enter 是可以锁值类型的。锁时会装箱成新对象。   2：作用域        一：Lock是只能在进程内锁，不能跨进程，这个无需多说。        二：关于对type类型的锁。如下：   复制代码    //======Example 2=====             new Thread(new ThreadStart(() => {                 lock (typeof(int))                 {                     Thread.Sleep(10000);                     Console.WriteLine("Thread1释放");                 }             })).Start();             Thread.Sleep(1000);             lock(typeof(int))             {                 Console.WriteLine("Thread2释放");             }         我们在来看个例子。       //======Example 3=====             Console.WriteLine(DateTime.Now);             AppDomain appDomain1 = AppDomain.CreateDomain("AppDomain1");             LockTest Worker1 = (LockTest)appDomain1.CreateInstanceAndUnwrap(              Assembly.GetExecutingAssembly().FullName,              "ConsoleApplication1.LockTest");             Worker1.Run();               AppDomain appDomain2 = AppDomain.CreateDomain("AppDomain2");             LockTest Worker2 = (LockTest)appDomain2.CreateInstanceAndUnwrap(             Assembly.GetExecutingAssembly().FullName,             "ConsoleApplication1.LockTest");             Worker2.Run(); /// <summary>     /// 跨应用程序域边界或远程访问时需要继承MarshalByRefObject     /// </summary>     public class LockTest : MarshalByRefObject     {         public void Run()         {             lock (typeof(int))             {                 Thread.Sleep(10000);                 Console.WriteLine(AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName + ": Thread 释放," + DateTime.Now);             }         }     }             第一个例子说明，在同进程同域，不同线程下，锁type int，其实锁的是同一个int对象。所以要慎用。   第二个例子，这里就简单说下。         A: CLR启动时，会创建 系统域（System Domain）和共享域（Shared Domain）， 默认程序域（Default AppDomain）。 系统域和共享域是单例的。程序域可以有多个，例子中我们使用AppDomain.CreateDomain方法创建的。         B:  按正常来说，每个程序域的代码都是隔离，互不影响的。但对于一些基础类型来说，每个程序域都重新加载一份，就显得有点浪费，带来额外的损耗压力。聪明的CLR会把一些基本类型Object, ValueType, Array, Enum, String, and Delegate等所在的程序集MSCorLib.dll，在CLR启动过程中都会加载到共享域。  每个程序域都会使用共享域的基础类型实例。           C: 而每个程序域都有属于自己的托管堆。托管堆中最重要的是GC heap和Loader heap。GC heap用于引用类型实例的存储，生命周期管理和垃圾回收。Loader heap保存类型系统，如MethodTable，数据结构等，Loader heap生命周期不受GC管理，跟程序域卸载有关。        所以共享域中Loader heap MSCorLib.dll中的int实例会一直保留着，直到进程结束。单个程序域卸载也不受影响。作用域很大有没有！！！        这时第二个例子也很容易理解了。 锁int实例是跨程序域的，MSCorLib中的基础类型都是这样。 极容易造成死锁，慎用。  而自定义类型则会加载到自己的程序域，不会影响别人。   3：字符串的锁   我们都知道锁的目的，是为了多线程下值被破坏。也知道string在c#是个特殊对象，值是不变的，每次变动都是一个新对象值，这也是推荐stringbuilder原因。如例：     //======Example 4=====         string str1 = "mushroom";         string str2 = "mushroom";         var result1 = object.ReferenceEquals(str1, str2);         var result2 = object.ReferenceEquals(str1, "mushroom");         Console.WriteLine(result1 + "-" + result2);         /* output          * True-True          */ 　　    正式由于c#中字符串的这种特性，所以字符串是在多线程下是不会被修改的，只读的。它存在于SystemDomain域中managed heap中的一个hash table中。Key为string本身，Value为string对象的地址。    当程序域需要一个string的时候，CLR首先在这个Hashtable根据这个string的hash code试着找对应的Item。如果成功找到，则直接把对应的引用返回，否则就在SystemDomain对应的managed heap中创建该 string，并加入到hash table中，并把引用返回。所以说字符串的生命周期是基于整个进程的，也是跨AppDomain。   4：monitor用法   介绍下Wait，Pulse,PulseAll的用法。有注释，大家直接看代码吧。      static string str = "mushroom";         static void Main(string[] args)         {             new Thread(() =>             {                 bool isGetLock = false;                 Monitor.Enter(str, ref isGetLock);                 try                 {                     Console.WriteLine("Thread1第一次获取锁");                     Thread.Sleep(5000);                     Console.WriteLine("Thread1暂时释放锁，并等待其他线程释放通知信号。");                     Monitor.Wait(str);                      Console.WriteLine("Thread1接到通知,第二次获取锁。");                     Thread.Sleep(1000);                 }                  finally                 {                     if (isGetLock)                     {                         Monitor.Exit(str);                         Console.WriteLine("Thread1释放锁");                     }                 }             }).Start();             Thread.Sleep(1000);             new Thread(() =>             {                 bool isGetLock = false;                 Monitor.Enter(str, ref isGetLock); //一直等待中，直到其他释放。                 try                 {                     Console.WriteLine("Thread2获得锁");                     Thread.Sleep(5000);                     Monitor.Pulse(str); //通知队列里一个线程，改变锁状态。  Pulseall 通知所有的                     Console.WriteLine("Thread2通知其他线程，改变状态。");                     Thread.Sleep(1000);                 }                 finally                 {                     if (isGetLock)                     {                         Monitor.Exit(str);                         Console.WriteLine("Thread2释放锁");                     }                 }               }).Start();             Console.ReadLine();     二：mutex  lock是不能跨进程锁的。 mutex作用和lock类似，是能跨进程锁的。 我们来看个例子         static bool createNew = false;         //第一个参数 是否应拥有互斥体的初始所属权。即createNew true时，mutex默认获得处理信号         //第二个是名字，第三个是否成功。         public static Mutex mutex = new Mutex(true, "mushroom.mutex", out createNew);           static void Main(string[] args)         {             //======Example 5=====             if (createNew)  //第一个创建成功，这时候已经拿到锁了。 无需再WaitOne了。一定要注意。             {                 try                 {                     Run();                 }                 finally                 {                     mutex.ReleaseMutex(); //释放当前锁。                   }             }             //WaitOne 函数作用是阻止当前线程，直到拿到收到其他实例释放的处理信号。             //第一个参数是等待超时时间，第二个是否退出上下文同步域。             else if (mutex.WaitOne(10000,false))//             {                 try                 {                     Run();                 }                 finally                 {                     mutex.ReleaseMutex();                 }             }             else//如果没有发现处理信号             {                 Console.WriteLine("已经有实例了。");                 Console.ReadLine();             }         }         static void Run()         {             Console.WriteLine("实例1");             Console.ReadLine();         }       我们顺序起A  B实例测试下。   A首先拿到锁，输出 实例1 。   B在等待， 如果10秒内A释放，B拿到执行Run()。  超时后输出  已经有实例了。   这里注意的是第一个拿到处理信号 的实例，已经拿到锁了。不需要再WaitOne。  否则报异常。         三：Semaphore  即信号量，我们可以把它理解为升级版的mutex。mutex对一个资源进行锁，semaphore则是对多个资源进行加锁。   semaphore内部一个线程计数器，线程每调用一次，计数器减一，释放后对应加一。 超出线程数量则排队等候。semaphore也是可以跨进程的。      static void Main(string[] args)         {             Console.WriteLine("准备处理队列");               bool createNew = false;               SemaphoreSecurity ss = new SemaphoreSecurity(); //信号量权限控制             Semaphore semaphore = new Semaphore(2, 2, "mushroom.Semaphore", out createNew,null);             for (int i = 1; i <= 5; i++)             {                 new Thread((arg) =>                 {                     semaphore.WaitOne();                     Console.WriteLine(arg + "处理中");                     Thread.Sleep(10000);                     semaphore.Release(); //即semaphore.Release(1)                     //semaphore.Release(5);可以释放多个，但不能超过最大值。如果最后释放的总量超过本身总量，也会报错。 不建议使用                   }).Start(i);             }             Console.ReadLine();         }       四：总结  mutex和Semaphore  性能较差，需要跨进程的时候，再使用。    lock和Monitor    性能较好些。    注意死锁。