C# 多线程编程第二步——线程同步与线程安全

上一篇博客学习了如何简单的使用多线程。其实普通的多线程确实很简单,但是一个安全的高效的多线程却不那么简单。所以很多时候不正确的使用多线程反倒会影响程序的性能。

下面先看一个例子 :

   class Program
    {
        static int num = 1;

        static void Main(string[] args)
        {
            Stopwatch stopWatch = new Stopwatch();

            //开始计时
            stopWatch.Start();

            ThreadStart threadStart = new ThreadStart(Run);

            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                Thread thread = new Thread(threadStart);
                thread.Start();
            }

            num++;
            Console.WriteLine("num is:" + num);
            Console.WriteLine("Main thread ID is:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());

            //停止计时
            stopWatch.Stop();

            //输出执行的时间,毫秒数
            Console.WriteLine("The execution time is " + stopWatch.ElapsedMilliseconds + " milliseconds.");
            Console.ReadKey();
        }

        public static void Run()
        {
            num++;
            Console.WriteLine("num is:" + num);
            Console.WriteLine("Child thread ID is:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());
        }
    }

执行结果:

从上面可以看出变量 num 的值不是连续递增的,输出也是没有顺序的,而且每次输出的值都是不一样的,这是因为异步线程同时访问一个成员时造成的,所以这样的多线程对于我们来说是不可控的。以上这个例子就是非线程安全的,那么要做到线程安全就需要用到线程同步。线程同步有很多种方法,比如之前用到过的 Join() 方法,它也可以实现线程的同步。下面我们来试试:

   class Program
    {
        static int num = 1;

        static void Main(string[] args)
        {
            Stopwatch stopWatch = new Stopwatch();

            //开始计时
            stopWatch.Start();

            ThreadStart threadStart = new ThreadStart(Run);

            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                Thread thread = new Thread(threadStart);
                thread.Start();
                thread.Join();
            }

            num++;
            Console.WriteLine("num is:" + num);
            Console.WriteLine("Main thread ID is:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());

            //停止计时
            stopWatch.Stop();

            //输出执行的时间,毫秒数
            Console.WriteLine("The execution time is " + stopWatch.ElapsedMilliseconds + " milliseconds.");
            Console.ReadKey();
        }

        public static void Run()
        {
            num++;
            Console.WriteLine("num is:" + num);
            Console.WriteLine("Child thread ID is:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());
        }
    }

执行结果:

这样就实现了简单的同步,相比起上面的代码也就只是添加了一行代码(thread.Join();),之前也提到了 Join() 这个方法用于阻止当前线程,直到前面的线程执行完成。可是这样虽然是实现了同步,但是却也阻塞了主线程的继续执行,这样和单线程貌似没什么区别了。既然这样我们再去学习一下其他的方法。

实现线程同步还有一种锁的机制,下面是一种最简单的锁机制,即使用 lock。如下:

   class Program
    {
        private object locker = new object();
        int num = 1;

        static void Main(string[] args)
        {
            Program program = new Program();
            Stopwatch stopWatch = new Stopwatch();

            //开始计时
            stopWatch.Start();

            ThreadStart threadStart = new ThreadStart(program.Run);

            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                Thread thread = new Thread(threadStart);
                thread.Start();
            }

            program.num++;
            Console.WriteLine("num is:" + program.num);
            Console.WriteLine("Main thread ID is:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());

            //停止计时
            stopWatch.Stop();

            //输出执行的时间,毫秒数
            Console.WriteLine("The execution time is " + stopWatch.ElapsedMilliseconds + " milliseconds.");
            Console.ReadKey();
        }

        public void Run()
        {
            lock (locker)
            {
                num++;
                Console.WriteLine("num is:" + num);
                Console.WriteLine("Child thread ID is:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString());
            }
        }
    }

执行结果:

lock 是一种比较好用的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。可以看到这种方式的确没有阻塞主线程,而且成员变量的值也是连续递增的,说明是线程安全的。lock 锁机制表示在同一时刻只有一个线程可以锁定同步对象(在这里是locker),任何竞争的的其它线程都将被阻止,直到这个锁被释放。

lock 的参数必须是基于引用类型的对象,不要是基本类型,比如 bool、int,这样根本不能同步,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。最好避免使用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。永远也不要 lock 一个字符串。

暂时先到这里,后面学了其他方法在继续更新。

时间: 2024-12-05 10:22:47

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