在上一篇多线程（基础篇2）中，我们主要讲述了确定线程的状态、线程优先级、前台线程和后台线程以及向线程传递参数的知识，在这一篇中我们将讲述如何使用C#的lock关键字锁定线程、使用Monitor锁定线程以及线程中的异常处理。
九、使用C#的lock关键字锁定线程
1、使用Visual Studio 2015创建一个新的控制台应用程序。
2、双击打开“Program.cs”文件，然后修改为如下代码：
1 using System;
2 using System.Threading;
3 using static System.Console;
4
5 namespace Recipe09
6 {
7 abstract class CounterBase
8 {
9 public abstract void Increment();
10 public abstract void Decrement();
11 }
12
13 class Counter : CounterBase
14 {
15 public int Count { get; private set; }
16
17 public override void Increment()
18 {
19 Count++;
20 }
21
22 public override void Decrement()
23 {
24 Count--;
25 }
26 }
27
28 class CounterWithLock : CounterBase
29 {
30 private readonly object syncRoot = new Object();
31
32 public int Count { get; private set; }
33
34 public override void Increment()
35 {
36 lock (syncRoot)
37 {
38 Count++;
39 }
40 }
41
42 public override void Decrement()
43 {
44 lock (syncRoot)
45 {
46 Count--;
47 }
48 }
49 }
50
51 class Program
52 {
53 static void TestCounter(CounterBase c)
54 {
55 for (int i = 0; i < 100000; i++)
56 {
57 c.Increment();
58 c.Decrement();
59 }
60 }
61
62 static void Main(string[] args)
63 {
64 WriteLine("Incorrect counter");
65 var c1 = new Counter();
66 var t1 = new Thread(() => TestCounter(c1));
67 var t2 = new Thread(() => TestCounter(c1));
68 var t3 = new Thread(() => TestCounter(c1));
69 t1.Start();
70 t2.Start();
71 t3.Start();
72 t1.Join();
73 t2.Join();
74 t3.Join();
75 WriteLine($"Total count: {c1.Count}");
76
77 WriteLine("--------------------------");
78
79 WriteLine("Correct counter");
80 var c2 = new CounterWithLock();
81 t1 = new Thread(() => TestCounter(c2));
82 t2 = new Thread(() => TestCounter(c2));
83 t3 = new Thread(() => TestCounter(c2));
84 t1.Start();
85 t2.Start();
86 t3.Start();
87 t1.Join();
88 t2.Join();
89 t3.Join();
90 WriteLine($"Total count: {c2.Count}");
91 }
92 }
93 }
3、运行该控制台应用程序，运行效果（每次运行效果可能不同）如下图所示：
在第65行代码处，我们创建了Counter类的一个对象，该类定义了一个简单的counter变量，该变量可以自增1和自减1。然后在第66~68行代码处，我们创建了三个线程，并利用lambda表达式将Counter对象传递给了“TestCounter”方法，这三个线程共享同一个counter变量，并且对这个变量进行自增和自减操作，这将导致结果的不正确。如果我们多次运行这个控制台程序，它将打印出不同的counter值，有可能是0，但大多数情况下不是。
发生这种情况是因为Counter类是非线程安全的。我们假设第一个线程在第57行代码处执行完毕后，还没有执行第58行代码时，第二个线程也执行了第57行代码，这个时候counter的变量值自增了2次，然后，这两个线程同时执行了第58行处的代码，这会造成counter的变量只自减了1次，因此，造成了不正确的结果。
为了确保不发生上述不正确的情况，我们必须保证在某一个线程访问counter变量时，另外所有的线程必须等待其执行完毕才能继续访问，我们可以使用lock关键字来完成这个功能。如果我们在某个线程中锁定一个对象，其他所有线程必须等到该线程解锁之后才能访问到这个对象，因此，可以避免上述情况的发生。但是要注意的是，使用这种方式会严重影响程序的性能。更好的方式我们将会在仙童同步中讲述。
十、使用Monitor锁定线程
在这一小节中，我们将描述一个多线程编程中的常见的一个问题：死锁。我们首先创建一个死锁的示例，然后使用Monitor避免死锁的发生。
1、使用Visual Studio 2015创建一个新的控制台应用程序。
2、双击打开“Program.cs”文件，编写代码如下：
1 using System;
2 using System.Threading;
3 using static System.Console;
4 using static System.Threading.Thread;
5
6 namespace Recipe10
7 {
8 class Program
9 {
10 static void LockTooMuch(object lock1, object lock2)
11 {
12 lock (lock1)
13 {
14 Sleep(1000);
15 lock (lock2)
16 {
17 }
18 }
19 }
20
21 static void Main(string[] args)
22 {
23 object lock1 = new object();
24 object lock2 = new object();
25
26 new Thread(() => LockTooMuch(lock1, lock2)).Start();
27
28 lock (lock2)
29 {
30 WriteLine("This will be a deadlock!");
31 Sleep(1000);
32 lock (lock1)
33 {
34 WriteLine("Acquired a protected resource succesfully");
35 }
36 }
37 }
38 }
39 }
3、运行该控制台应用程序，运行效果如下图所示：
在上述结果中我们可以看到程序发生了死锁，程序一直结束不了。
在第10~19行代码处，我们定义了一个名为“LockTooMuch”的方法，在该方法中我们锁定了第一个对象lock1，等待1秒钟后，希望锁定第二个对象lock2。
在第26行代码处，我们创建了一个新的线程来执行“LockTooMuch”方法，然后立即执行第28行代码。
在第28~32行代码处，我们在主线程中锁定了对象lock2，然后等待1秒钟后，希望锁定第一个对象lock1。
在创建的新线程中我们锁定了对象lock1，等待1秒钟，希望锁定对象lock2，而这个时候对象lock2已经被主线程锁定，所以新建线程会等待对象lock2被主线程解锁。然而，在主线程中，我们锁定了对象lock2，等待1秒钟，希望锁定对象lock1，而这个时候对象lock1已经被创建的线程锁定，所以主线程会等待对象lock1被创建的线程解锁。当发生这种情况的时候，死锁就发生了，所以我们的控制台应用程序目前无法正常结束。
4、要避免死锁的发生，我们可以使用“Monitor.TryEnter”方法来替换lock关键字，“Monitor.TryEnter”方法在请求不到资源时不会阻塞等待，可以设置超时时间，获取不到直接返回false。修改代码如下所示：
1 using System;
2 using System.Threading;
3 using static System.Console;
4 using static System.Threading.Thread;
5
6 namespace Recipe10
7 {
8 class Program
9 {
10 static void LockTooMuch(object lock1, object lock2)
11 {
12 lock (lock1)
13 {
14 Sleep(1000);
15 lock (lock2)
16 {
17 }
18 }
19 }
20
21 static void Main(string[] args)
22 {
23 object lock1 = new object();
24 object lock2 = new object();
25
26 new Thread(() => LockTooMuch(lock1, lock2)).Start();
27
28 lock (lock2)
29 {
30 WriteLine("This will be a deadlock!");
31 Sleep(1000);
32 //lock (lock1)
33 //{
34 // WriteLine("Acquired a protected resource succesfully");
35 //}
36 if (Monitor.TryEnter(lock1, TimeSpan.FromSeconds(5)))
37 {
38 WriteLine("Acquired a protected resource succesfully");
39 }
40 else
41 {
42 WriteLine("Timeout acquiring a resource!");
43 }
44 }
45 }
46 }
47 }
5、运行该控制台应用程序，运行效果如下图所示：
此时，我们的控制台应用程序就避免了死锁的发生。
十一、处理异常
在这一小节中，我们讲述如何在线程中正确地处理异常。正确地将try/catch块放置在线程内部是非常重要的，因为在线程外部捕获线程内部的异常通常是不可能的。
1、使用Visual Studio 2015创建一个新的控制台应用程序。
2、双击打开“Program.cs”文件，修改代码如下所示：
1 using System;
2 using System.Threading;
3 using static System.Console;
4 using static System.Threading.Thread;
5
6 namespace Recipe11
7 {
8 class Program
9 {
10 static void BadFaultyThread()
11 {
12 WriteLine("Starting a faulty thread...");
13 Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
14 throw new Exception("Boom!");
15 }
16
17 static void FaultyThread()
18 {
19 try
20 {
21 WriteLine("Starting a faulty thread...");
22 Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));
23 throw new Exception("Boom!");
24 }
25 catch(Exception ex)
26 {
27 WriteLine($"Exception handled: {ex.Message}");
28 }
29 }
30
31 static void Main(string[] args)
32 {
33 var t = new Thread(FaultyThread);
34 t.Start();
35 t.Join();
36
37 try
38 {
39 t = new Thread(BadFaultyThread);
40 t.Start();
41 }
42 catch (Exception ex)
43 {
44 WriteLine(ex.Message);
45 WriteLine("We won‘t get here!");
46 }
47 }
48 }
49 }
3、运行该控制台应用程序，运行效果如下图所示：
在第10~15行代码处，我们定义了一个名为“BadFaultyThread”的方法，在该方法中抛出一个异常，并且没有使用try/catch块捕获该异常。
在第17~29行代码处，我们定义了一个名为“FaultyThread”的方法，在该方法中也抛出一个异常，但是我们使用了try/catch块捕获了该异常。
在第33~35行代码处，我们创建了一个线程，在该线程中执行了“FaultyThread”方法，我们可以看到在这个新创建的线程中，我们正确地捕获了在“FaultyThread”方法中抛出的异常。
在第37~46行代码处，我们又新创建了一个线程，在该线程中执行了“BadFaultyThread”方法，并且在主线程中使用try/catch块来捕获在新创建的线程中抛出的异常，不幸的的是我们在主线程中无法捕获在新线程中抛出的异常。
由此可以看到，在一个线程中捕获另一个线程中的异常通常是不可行的。
至此，多线程（基础篇）我们就讲述到这儿，之后我们将讲述线程同步相关的知识，敬请期待！