1. lock()
C#提供了一个关键字lock,它可以把一段代码定义为互斥段(critical section),互斥段在一个时刻内只允许一个线程进入执行,而其他线程必须等待。
每个线程都有自己的资源,但是代码区是共享的,即每个线程都可以执行相同的函数。这可能带来的问题就是几个线程同时执行一个函数,导致数据的混乱,产生不可预料的结果,因此我们必须避免这种情况的发生。lock是一种比较简单的线程同步方式,它是通过为给定对象获取互斥锁来实现同步的。Lock关键字可确保当一个线程位于代码的关键部分时,另一个线程不会进入该关键部分。 如果其他线程尝试进入锁定的代码,则它将一直等待(即被阻止),直到该对象被释放。例如:
class Account { decimal balance; private Object thisLock = new Object(); public void Withdraw(decimal amount) { lock (thisLock) { if (amount > balance) { throw new Exception("Insufficient funds"); } balance -= amount; } } }
Lock在一个程序块的开始调用Monitor.Enter(),在程序块结束时调用Monitor.Exit()。如果一个线程在调用Lock()等待时被中断处理打断,会抛出ThreadInterruptedException异常。lock的参数必须是基于引用类型的对象,不能是基本类型像bool,int什么的,原因是lock的参数要求是对象,如果传入int,势必要发生装箱操作,这样每次lock的都将是一个新的不同的对象。
通常来讲,应当避免Lock一个public类型或不受程序控制的对象实例,因为这样很可能导致死锁。
- 不要用lock(this)如果对象实例是一个可被公共访问的对象
- 不要用lock(typeof(MyType))如果MyType是可被公共访问的类型
- 永远不要用lock("MyString")锁定一个字符串
2. Mutex
mutex的用法和lock很类似,但mutex是可以用于不同进程间的(而不仅限于一个进程内的多个线程)。例如
private readonly Mutex m = new Mutex(); public void ThreadSafeMethod() { m.WaitOne(); try { /* critical code */ } finally { m.ReleaseMutex(); } }
需要注意的是
- Mutex 类强制线程标识,因此只能由获得它的线程可以释放互斥体。 与此相反, Semaphore类并不强制线程标识。 也可以跨应用程序域边界传递互斥体。
- 拥有互斥锁的线程可以重复调用相同的互斥体WaitOne 而不会阻止其执行。 但是,调用线程必须调用 ReleaseMutex 方法以释放互斥体的所属权相同次数。
3. Semephore
Semaphore类表示信号量。
信号量和互斥类似,只是信号量可以同时由多个线程使用,而互斥只能由一个线程使用。也就是说,使用信号量时,可以多个线程同时访问受保护的资源。下面实例演示了“学生到食堂就餐”的场景,一共有10个学生需要就餐,但是食堂每次只能接纳4名学生就餐,所以将信号量的计数设置为4,每次有4个任务(就餐任务)可以获得锁定。剩下的学生就必须等待,等到锁定被解除时,学生才可以继续获得锁定,进入食堂就餐。
using System; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; namespace SemaphoreExample { class Program { static void Main(string[] args) { int studentCount = 10; int seatCount = 4;//小小食堂只有4个位子 var semaphore = new Semaphore(seatCount, seatCount); var eatings = new Task[studentCount]; for (int i = 0; i < studentCount; i++) { eatings[i] = Task.Run(() => Eat(semaphore)); } Task.WaitAll(eatings); Console.WriteLine("All students have finished eating!"); } static void Eat(Semaphore semaphore) { semaphore.Wait(); try { Console.WriteLine("Student {0} is eating now!", Task.CurrentId); Thread.Sleep(1000); } finally { Console.WriteLine("Student {0} have finished eating!", Task.CurrentId); semaphore.Release(); } } } }