线程系列03,多线程共享数据,多线程不共享数据

多线程编程，有时希望每个线程的数据相互隔离互不影响，有时却希望线程间能共享数据，并保持同步。本篇体验多线程共享和不共享数据。

□ 多线程不共享数据

对于多线程，CLR到底是怎样为它们分配内存栈空间呢？是"一个萝卜一个坑"，每个线程都有自己的栈空间；还是"大树底下好乘凉"，所有的线程共享同一个栈空间？

我们让2个线程执行相同的静态方法，用到相同的变量，通过打印变量来求证多线程栈空间的分配情况。

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            new Thread(SayHi).Start();
            SayHi();
        }
        static void SayHi()
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                Console.WriteLine("我是线程#" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + "这是我的第" +i+  "次说hello");
            }
        }
    }

虽然2个线程交叉执行，但都说了4次的hello。说明CLR为2个线程都分配了栈空间，变量i在各自的栈空间中相互不受影响。

 

□ 多线程共享数据

线程间是需要相互合作的，多个线程如何共享数据呢？

 

※ 共享实例变量

让2个线程执行同一个实例方法，看看是否可以共享对象实例的公共字段。

using System;
using System.Threading;
namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        public int whatever;
        static void Main(string[] args)
        {
            Program p = new Program();
            new Thread(p.PrintVariable).Start();
            p.PrintVariable();
        }
        void PrintVariable()
        {
            whatever++;
            Console.WriteLine("线程#" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + " 执行后whatever变量为：" +whatever);
        }
    }
}

可见，2个线程共享了Program实例的公共字段。

 

另外，关于线程间共享数据，一个绕不开的话题是：如何避免数据不同步？使用lock语句块可以解决这个问题，在同一时刻只允许有一个线程进入方法内部。这样的做法也叫”线程安全”。

    class Program
    {
        public int whatever;
        //static readonly编译期变量 在声明时赋值
        static readonly object locker = new object();
        static void Main(string[] args)
        {
            Program p = new Program();
            new Thread(p.PrintVariable).Start();
            p.PrintVariable();
        }
        void PrintVariable()
        {
            lock (locker)
            {
                whatever++;
                Console.WriteLine("线程#" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + " 执行后whatever变量为：" + whatever);
            }           
        }
    }

当一个线程在lock语句块执行，另一个线程等待，等待的这个线程在那刻不消耗CPU。   

 

※ 共享静态字段

    class Program
    {
        static int whatever;
        //static readonly编译期变量 在声明时赋值
        static readonly object locker = new object();
        static void Main(string[] args)
        {
            new Thread(PrintVariable).Start();
            PrintVariable();
        }
        static void PrintVariable()
        {
            lock (locker)
            {
                whatever++;
                Console.WriteLine("线程#" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + " 执行后whatever变量为：" + whatever);
            }           
        }
    }

 

总结：
○ CLR会给每个线程分配内存栈空间，栈中的变量互不影响
○ 多线程可以共享对象实例的公共成员和类的静态字段
○ 线程间共享数据需要考虑"线程安全"，使用lock语句块可保证"线程安全"

 

线程系列包括：

线程系列01,前台线程,后台线程,线程同步

线程系列02,多个线程同时处理一个耗时较长的任务以节省时间

线程系列03,多线程共享数据,多线程不共享数据

线程系列04,传递数据给线程,线程命名,线程异常处理,线程池

线程系列05,手动结束线程

线程系列06,通过CLR代码查看线程池及其线程

线程系列07,使用lock语句块或Interlocked类型方法保证自增变量的数据同步

线程系列08,实现线程锁的各种方式,使用lock,Montor,Mutex,Semaphore以及线程死锁

线程系列09,线程的等待、通知,以及手动控制线程数量

线程系列10,无需显式调用线程的情形