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c# 進(jìn)程內(nèi)部的同步

更新時間：2020年10月30日 08:47:22 作者：一只獨(dú)行的猿

這篇文章主要介紹了c# 進(jìn)程內(nèi)部的同步，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)c#，感興趣的朋友可以了解下

　　在線程里，如果需要共享數(shù)據(jù)，那么一定需要使用同步技術(shù)，確保一次只有一個線程訪問和改變共享數(shù)據(jù)的狀態(tài)。在.net中，lock語句、Interlocked類和Monitor類可用于進(jìn)程內(nèi)部的同步。

1、lock語句與線程安全

　　lock語句是設(shè)置鎖定和解除鎖定的一種簡單方式。在使用lock語句之前，先進(jìn)入另一個爭用條件。例如：

public class SharedState
{
  public int State { get; set; }
}
public class Job
{
  SharedState sharedState;
  public Job(SharedState sharedState)
  {
    this.sharedState = sharedState;
  }
  public void DoTheJob()
  {
    for (int i = 0; i < 50000; i++)
    {
        sharedState.State += 1;
    }
  }
}
static void Main()
{
  int numTasks = 20;
  var state = new SharedState();
  var tasks = new Task[numTasks];//定義20個任務(wù)

  for (int i = 0; i < numTasks; i++)
  {
    tasks[i] = Task.Run(() => new Job(state).DoTheJob());//啟動20個任務(wù)，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改
  }

  for (int i = 0; i < numTasks; i++)
  {
    tasks[i].Wait();//等待所有任務(wù)結(jié)束
  }

  Console.WriteLine("summarized {0}", state.State);//預(yù)想應(yīng)該輸出：summarized 1000000
}

　　實(shí)際上的輸出與預(yù)想輸出并不一致，每次運(yùn)行的輸出結(jié)果都不同，但沒有一個是正確的。如果將線程數(shù)量減少，那么得到正確值的次數(shù)會增多，但也不是每次都正確。

　　使用lock關(guān)鍵字，可以實(shí)現(xiàn)多個線程訪問同一個數(shù)據(jù)時的同步問題。lock語句表示等待指定對象的鎖定，該對象只能時引用類型。進(jìn)行鎖定后——只鎖定了一個線程，就運(yùn)行l(wèi)ock語句塊中的代碼，在lock塊最后接觸鎖定，以便另一個線程可以鎖定該對象。

lock(obj)
{
  //執(zhí)行代碼
}
//鎖定靜態(tài)成員，可以所以其類型（object）
lock(typeof(StaticCalss))
{
  //執(zhí)行代碼
}

　　所以修改以上的代碼，使用SyncRoot模式。但是，如果是對屬性的訪問進(jìn)行鎖定：

public class SharedState
{
  private object syncRoot = new object();

  private int state = 0;
  public int State
  {
    get { lock (syncRoot) return state; }
    set { lock (syncRoot) state = value; }
  }
}

　　仍會出現(xiàn)前面的爭用情況。在方法調(diào)用get存儲器，以獲得state的當(dāng)前值，然后set存儲器給state設(shè)置新值。在調(diào)用對象的get和set存儲器期間，對象并沒有鎖定，另一個線程仍然可以獲得臨時值。最好的方法是在不改變SharedState類的前提下，在調(diào)用方法中，將lock語句添加到合適的地方：

public class SharedState
{
  public int State { get; set; }
}
public class Job
{
  SharedState sharedState;
  public Job(SharedState sharedState)
  {
    this.sharedState = sharedState;
  }
  public void DoTheJob()
  {
    for (int i = 0; i < 50000; i++)
    {
      lock (sharedState)
      {
        sharedState.State += 1;
      }
    }
  }
}

　　在一個地方使用lock語句并不意味著訪問對象的其他線程都在等待。必須對每個訪問共享數(shù)據(jù)的線程顯示使用同步功能。

　　為使對state的修改作為一個原子操作，修改代碼：

public class SharedState
{
  private int state = 0;
  public int State { get { return state; } }
  public int IncrementState()
  {
    lock (this)
    {
      return ++state;
    }
  }
}
//外部訪問
public void DoTheJob()
{
  for (int i = 0; i < 50000; i++)
  {
     sharedState.IncrementState();    
  }
}

2、Interlocked類

　　Interlocked類用于使變量的簡單語句原子化。i++并非線程安全的，它涉及三個步驟：取值、自增、存值。這些操作可能被線程調(diào)度器打斷。Interlocked類提供了以線程安全的方式遞增、遞減、交換和讀取值的方法。Interlocked類只能用于簡單的同步問題，而且很快。因此，上面的IncrementState()方法的代碼可以改為：return Interlocked.Increment(ref state);

3、Monitor類

　　lcok語句最終會有C#編譯器解析為使用Monitor類。

lock(obj)
{
  //執(zhí)行代碼
}

　　簡單的lock(obj)語句會被解析為調(diào)用Enter()方法，該方法會一直等待，直到線程鎖定對象。一次只有一個線程能鎖定對象，只要解除鎖定，線程就可以進(jìn)入同步階段。Monitor類的Exit()方法解除鎖定。編譯器把Exit()方法放在try塊的finally中，不論是否拋出異常，都將在語句塊運(yùn)行末尾解除鎖定。

Monitor.Enter(obj);
try
{
  //執(zhí)行代碼
}
finally
{
  Monitor.Exit(obj);
}

　　相對于lock語句，Mpnitor類可以設(shè)置一個等待被鎖定的超時值。這樣就不會無限期的等待鎖定，如果等待鎖定時間超過規(guī)定時間，則返回false，表示未被鎖定，線程不再等待，執(zhí)行其他操作。也許以后，該線程會再次嘗試獲得鎖定：

bool lockTaken = false;
Monitor.TryEnter(obj,500, ref lockTaken);//在500ms內(nèi)，是否鎖定了對象
if (lockTaken)
{
  try
  {
    //執(zhí)行代碼
  }
  finally
  {
    Monitor.Exit(obj);
  }
}
else
{
  //未獲得鎖定，執(zhí)行代碼
}

　　如果基于對象的鎖定對象（Monitor）的系統(tǒng)開銷由于垃圾回收而過高，可以使用SpinLock結(jié)構(gòu)。，SpinLock結(jié)構(gòu)適用于：有大量的鎖定，而且鎖定時間總是非常短的情況。應(yīng)避免使用多個SpinLock結(jié)構(gòu)，也不要調(diào)用任何可能阻塞的內(nèi)容。

以上就是c# 進(jìn)程內(nèi)部的同步的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于c# 進(jìn)程同步的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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