随笔 - 81  文章 - 73  评论 - 947  110

  C# 已经提供了我们几种非常好用的类库如 BackgroundWorker、Thread、Task等,借助它们,我们就能够分分钟编写出一个多线程的应用程序。

  比如这样一个需求:有一个 Winform 窗体,点击按钮后,会将窗体中的数据导出到一个 output.pdf 文件中。原先的代码没有采用多线程技术,所以当点击按钮后,整个窗体就变成无响应了。为了解决这个问题,可以使用 Task.Run(()=>{...导出文件的代码}); 

  上面的代码看似简单,却隐藏着种种危机。如果在导出的期间,窗体的数据被修改了,那会怎么样?如果多个窗体同时导出到同一个文件,又会怎么样?

  在看完本系列后,你就会清楚了。

 

  有点了解的朋友都知道线程同步有多种手段,什么 mutex、moniter、seamphore、event 等等,我把它们归为三类,对应三种需要线程同步的情景。

 

情景一:此茅坑有主了

   当一个资源同时被多个线程访问时,有可能会造成资源冲突(尤其是在存在多个写线程的时候)的情景。遇到这种情况,在 C# 中,我们可以使用 Interlocked、lock、Moniter、SpinLock、ReadWriteLockSlim、Mutex 来处理问题。

关于不同方案间的区别,请猛击这里

 

  什么情况下会被认为是情景一?

  当你设计的类中出现静态变量、IO操作时,就会遇到情景一。因为这些资源是由多个对象共享的,不同的线程很同时去访问这些资源时,就可能会出现争用。

  当一个类被设计成单例,且包含实例变量时,也会遇到情景一。因为实例变量属于这个单例,当多个线程操纵此单例时,该变量可能会被争用。

  当一个类中的方法调用线程操作某个实例变量时,也会遇到情景一。

 

情景二:数量有限,先到先得

   情景一强调的是一对多的情形,而在情景二中,资源的数量并不唯一。相比于情景一,情景二侧重的是数量上的限制。而用于实现这一需求的类有:Semaphore、SemaphoreSlim。

  关于不同方案间的区别,请猛击这里

 

  什么情况下会被认为是情景二?

  当所操作的公共资源存在并发数限制的时候(如数据库连接、IIS连接数限制等),就被认为是情景二。

 

情景三:我让你动,你才能动!

   情景三关注的是线程执行过程中的先后顺序,而用于保证这种先后顺序的方式就是通过线程通信的方式:ManualResetEventSlim、ManualResetEvent、AutoResetEvent。

  关于不同方案间的区别,请猛击这里

 

  什么情况下会被认为是情景三?

  当两个线程所处理的事情有先后的依赖时,比如线程二的执行过程依赖线程一的执行结果,那就认为是情景三。

 

不限使用情景

  上面的各种方案并不是绝对只限于某一场景,比如 AutoResetEvent 即可以用于情景三,也可以用于情景一。但是,杀鸡焉用牛刀,虽然使用 AutoResetEvent 能够实现情景一的需求,但是用不了 AutoResetEvent 的线程通信能力,同时又会有一些额外的限制(每个线程必须保证 wait 和 set 的成对使用,否则一个线程在锁定资源后就可能被另一个线程解锁)。 

    lock (m)
    {
        //....
    }
     
    //等价于如下方式
    autoResetEvent.WaitOne();
    //....
    autoResetEvent.Set();


  也有朋友说,可以用情景一中的 lock 方案来实现情景三的需求。 

    AutoResetEvent autoReset = new AutoResetEvent(false);
    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {      
        Task.Run(() =>
        {
            autoReset.WaitOne();
            Console.WriteLine("步骤二");
        });
 
        Thread.Sleep(1000);//故意延迟从而保证第二个线程是在第一个线程之后才执行
        Task.Run(() =>
        {
            Console.WriteLine("步骤一");
            autoReset.Set();
        });
    }

  上面这个例子最终输出的结果可想而知。此实例说明,不管线程实际的执行顺序如何,AutoResetEvent 都能很容易的保证两个线程的执行顺序。

 

  如果用 lock 呢? 

    private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        Task.Run(() =>
        {
            lock (s)
            {
                Console.WriteLine("步骤一");
            }
        });
 
        Thread.Sleep(1000);//必须人为确保步骤二的线程要在步骤一的线程之后执行
        Task.Run(() =>
        {
            lock (s)
            {
                Console.WriteLine("步骤二");
            }
        });
    }

  虽然能实现,但是需要花费额外的代码去人为保证两个线程的执行顺序。

 

  如何在这么多方案中确定最终所使用的,需要你能对项目的各种情景进行分析,根据实际情景选择对应的方案,而不至于大材小用。

 

总 结

   通过本系列文章的介绍,希望让大家能对多线程中可能碰到的情景有一个概念,不至于在面临多线程的时候手忙脚乱。

 

  本文来自《C# 基础回顾: 线程同步的三类情景

posted on 2014-10-26 15:06 stg609 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏
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