Kevin-moon

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谈谈多线程的思维方式

Posted on 2009-04-24 08:53  Kevin-moon  阅读(8508)  评论(27编辑  收藏
     前段时间仔细看过些关于多线程方面的资料,项目中用到线程的地方也不少,可是,当看了Jeffrey一篇关于锁的文章后,发现自己虽然一直都在使用多线程,但是缺少了做多线程编程需要的思维!所以想从Jeffrey的Optex(锁)入手,来谈谈我从其中体会的东西。

   NET中,我们用的最多的锁机制就是lock,用起来很简单,短短几行程序就可以实现,例如:
Lock 's Code
其实我们也明白,lock并不是锁,而是MS提供的一个简便式的写法,真正实现的是Monitor类中的EnterExit方法,既然提到了Monitor类也就说下有个需要注意的地方:
    Pulse和PulseAll方法,这两个方法就是把锁状态将要改变的消息通知给等待队列中的线程,不过这时如果等待队列中没有线程,那么该方法就会一直等待下去,直到有等待的线程进入队列,也就是说该方法可能造成类试死锁的情况出现。

    上面的lock + 线程(Thread和ThreadPool) = 多线程编程(N%)!?
    对于该公式我曾经的N是80,现在是20。其中有很多东西影响我,让我从80->20,下面的Optex就是一个入口点。

Optex 's Code
   
看完上面的代码,让我增加了两点认识: 
   1、Thread.BeginCriticalRegion()Thread.EndCriticalRegion();         

      
因为这段时间正好看了一本多线程编程的书,既然将上面方法认为是进入临界区和退出临界区,对于临界区而言,进入该区的数据,在没有退出之前,如果临界区外的程序需要使用它,那么就必须出于等待。所以觉得已经使用临界区,为什么还要使用Semaphore?! 
   可是,MS只是取了个相同的名字,做的事情完全不同,上面两个方法完全没有临界区的概念,它只是设置一个区域(BeginEnd之间),表示该区域内发生线程中断或未处理的异常会影响整个应用程序域。

2、m_Waiters的作用

        一开始以为在Enter的时候,直接写上:
            m_WaiterLock.WaitOne();

              Exit的时候,写上: 
                   m_WaiterLock.Release(1);
              
       
这样就可以了。m_Waiters有什么意义?! 
           
   
优化性能,Semaphore是内核对象,我们都知道,要尽量少的进入内核模式,因为这是很消耗性能,所以尽量少的使用内核对象。m_Waiters的意义就在这里,如果只有一个线程使用该锁对象的时候,是不需要去获取和释放的。 OK,上述的东西都是铺垫,铺完了也就进入主题了!

多线程的思维
优化的Optex
     对于上面的这个代码,我晕眩了好一段时间,不过当我真正理解的时候,从晕眩中学到了做多线程编程应该具备的思维方式。
首先从简单的理解开始谈,
1、原子化操作
     对于InterLocked类,曾经也知道,但是却用的很少,不过从该代码中知道,在多线程的编程中对共享数据的写入操作,一定要达到原子性。至于如何做到这点,InterlockedAnd和InterlockedOr做了很好的诠释:
     While循环的目的就是保证target值以最新的值做与操作,如果传入的值在执行的过程被其他线程改变的话,那么是不会退出该循环的,并会利用改变后的值重新做次与操作。

2、理解Enter和Exit
     这两个方法很难写出来解释,用图是最清晰的。
 

曾经的晕眩:
1、Enter方法中为什么存在循环,为什么不是执行完waitone就结束,必须m_lockState等于c_IsFree的时候才结束?
     线程的执行并不完全按照先前排好的顺序去执行,有时会发生一些特殊的情况来使改变线程的调度顺序,所以就可能会出现上图灰色部分的情况,则为了解决该可能发生的问题(概率很小)循环机制就出现了。
2、为什么在WaitOne和Release之前,除了增加和减少等待者外,还需要判断m_lockstate是否改变(进入Enter到执行Waitone前的这段时间)?

一般性的思维:
 

该程序的思维:

      这样做的好处就是尽量少的操作内核对象,提高性能!

      多线程编程虽然复杂,但是我觉得很有意思和挑战性,而且随着硬件的发展,多线程编程会更加重要,既然已经上路就让我们走到尽头!