C#中的lock、Monitor、Mutex学习笔记

红太狼 2022-06-09 13:51 183阅读 0赞

线程：线程是进程的独立执行单元，每一个进程都有一个主线程，除了主线程可以包含其他的线程。

多线程的意义：多线程有助于改善程序的总体响应性，提高CPU的效率。

多线程的应用程序域是相当不稳定的，因为多个线程在同一时间内都能运行共享的功能模块。为了保护应用程序的资源不被破坏，为多线程程序提供了三种加锁的机制，分别是：Monitor类、Lock关键字和Mutex类。

1. lock

lock实现的功能是：使后进入的线程不会中断当前的线程，而是等待当前线程结束后再继续执行。

应用：

private Object thisLock=new object();
       lock(thisLock){
                   //锁定的代码块
        }

注意：避免锁定 public 类型，否则实例将超出代码的控制范围。

常见的结构 lock (this)、lock (typeof (MyType)) 和 lock ("myLock")  
违反此准则：如果实例可以被公共访问，将出现 lock (this) 问题。  
如果 MyType 可以被公共访问，将出现 lock (typeof (MyType)) 问题。  
由于进程中使用同一字符串的任何其他代码将共享同一个锁，所以出现 lock(“myLock”) 问题。  
最佳做法是定义 private 对象来锁定, 或 private static 对象变量来保护所有实例所共有的数据。  
下面举例说明lock的应用：  
下面的例子中创建了5个次线程，次线程完成的任务就是：输出线程编码，延迟1秒，然后输出当时的时间

Example：

using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.Linq;
    using System.Text;
    using System.Threading;
    namespace ConsoleApplication5 {
        class Program {
            static void Main(string[] args) {
            Console.WriteLine ("程序开始时间："+DateTime.Now .ToString());
            Example ex=new Example ();
            Thread []threads=new  Thread[5];
            for (int i=0;i<5;i++)
            {
            threads[i]=new Thread (new ThreadStart(ex.OutPut));
            threads[i].Name =string.Format ("Worker thread#{0}",i) ;
            }
            foreach(Thread t in threads){
            t.Start();
            }
            Console.WriteLine("主线程最后一句代码！"+DateTime.Now.ToString());
            }
        }
        class Example{
        private static object  thisLock=new object ();
        public void OutPut()
        {    
        lock(thisLock){
        Console .WriteLine("->{0}",Thread.CurrentThread.Name);
        Thread.Sleep(1000);
        Console.WriteLine(DateTime.Now);
        }
        }
        
        }
    }

实验结果如下：

图1：加lock

图2：没有lock

从实验结果可以看出，加lock后，程序每次只能执行一个线程，只有当前线程执行完了，才会执行下一个线程未加lock，程序执行混乱，容易阻塞。

2. Monitor

lock是对Monitor的Enter和Exit的一个封装，因此Monitor类的Enter()和Exit()方法的组合使用可以用lock关键字替代。

Monitor类除了具有lock的功能外，还有以下功能：

TryEnter()解决长期死等的问题，如果一个并发经常发生，并且持续时间很长，使用TryEnter，可以有效防止死锁或者长时间 的等待。

Wait()释放对象上的锁，以便允许其他线程锁定和访问该对象。在其他线程访问对象时，调用线程将等待。脉冲信号用于通知等待线程有关对象状态的更改。

Pulse(),PulseAll()向一个或多个等待线程发送信号。该信号通知等待线程锁定对象的状态已更改，并且锁的所有者准备释放该锁。等待线程被放置在对象的就绪队列中以便它可以最后接收对象锁。一旦线程拥有了锁，它就可以检查对象的新状态以查看是否达到所需状态。

注意：Pulse、PulseAll和Wait方法必须从同步的代码块内调用。

3. Mutex(互斥体)