C#并发编程-4 同步

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所属分类:.NET技术
摘要

如果程序用到了并发技术,那就要特别留意这种情况:一段代码需要修改数据,同时其他代码需要访问同一个数据。

如果程序用到了并发技术,那就要特别留意这种情况:一段代码需要修改数据,同时其他代码需要访问同一个数据。

这种情况就需要考虑同步地访问数据。

如果下面三个条件都满足,就必须用同步来保护共享的数据。

  • 多段代码正在并发运行;

  • 这几段代码在访问(读或写)同一个数据;

  • 至少有一段代码在修改(写)数据。

一 阻塞锁

如果有多个线程需要安全地读写共享数据,这种情况可以考虑使用lock语句。

一个线程进入锁后,在锁被释放之前其他线程是无法进入的:

class MyClass  {     private readonly object _mutex = new object();     private int _value;     public void Increment()     {         lock (_mutex)         {             _value = _value + 1;         }     } }

.NET 框 架 中 还 有 很 多 其 他 类 型 的 锁, 如 Monitor、SpinLock、ReaderWriterLockSlim。

关于lock的使用,有四条重要的准则:

  • 限制锁的作用范围:

    要尽量限制锁的作用范围。应该把 lock 语句使用的对象设为私有成员,并且永远不要暴露给非本类的方法。

    每个类型通常最多只有一个锁。如果一个类型有多个锁,可考虑通过重构把它分拆成多个独立的类型。

    lock可以锁定任何引用类型,但是建议为 lock 语句定义一个专用的成员,就像上例中那样。

  • 文档中明确锁保护的内容;

  • 锁范围内的代码尽量少:在锁定时执行的代码要尽可能得少。要特别小心阻塞调用。在锁定时不要做任何阻塞操作。

  • 在控制锁的时候绝不运行随意的代码:

    在锁定时绝不要调用随意的代码。随意的代码包括引发事件、调用虚拟方法、调用委托。

    如果一定要运行随意的代码,就在释放锁之后运行。

 

二 异步锁

如果多个代码块需要安全地读写共享数据,并且这些代码块可能使用 await 语句,可以考虑使用SemaphoreSlim。

class MyClass1 {     private readonly SemaphoreSlim _mutex = new SemaphoreSlim(1);      private int _value;      public async Task DelayAndIncrementAsync()     {         await _mutex.WaitAsync();         try         {             var oldValue = _value;             await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(oldValue));             _value = oldValue + 1;         }         finally         {             _mutex.Release();         }     } }

 

三 阻塞信号

如果需要从一个线程发送信号给另一个线程,可以考虑使用ManualResetEventSlim。

一个ManualResetEventSlim的对象处于这两种状态其中之一:标记的(signaled)或未标记的(unsignaled)。

每个线程都可以把事件设置为signaled 状态,也可以把它重置为 unsignaled 状态。线程也可等待事件变为 signaled 状态。

下面的两个方法被两个独立的线程调用,一个线程等待另一个线程的信号:

class MyClass2 {     private readonly ManualResetEventSlim _mres = new ManualResetEventSlim();     private int _value;     public int WaitForInitialization()     {         _mres.Wait();         return _value;     }     public void InitializeFromAnotherThread()     {         _value = 13;         _mres.Set();     } }

在 .NET 框架中,还有一些线程同步信号类型。ManualResetEvent、AutoResetEvent、CountdownEvent。

 

四 异步信号

需要在代码的各个部分间发送通知,并且要求接收方必须进行异步等待。

如果该通知只需要发送一次,那可用 TaskCompletionSource<T> 异步发送。

发送代码调用TrySetResult,接收代码等待它的 Task 属性:

class MyClass3 {     private readonly TaskCompletionSource<object> _tcs = new TaskCompletionSource<object>();     private int _value1;     private int _value2;     public async Task<int> WaitForInitializationAsync()     {         await _tcs.Task;         return _value1 + _value2;     }     public void Initialize()     {         _value1 = 13;         _value2 = 17;         _tcs.TrySetResult(null);     } }

 

以上。