我們?cè)诰幊痰臅r(shí)候，有時(shí)會(huì)使用多線程來(lái)解決問(wèn)題，比如你的程序需要在后臺(tái)處理一大堆數(shù)據(jù)，但還要使用戶(hù)界面處于可操作狀態(tài)；或者你的程序需要訪問(wèn)一些外部資源如數(shù)據(jù)庫(kù)或網(wǎng)絡(luò)文件等。這些情況你都可以創(chuàng)建一個(gè)子線程去處理，然而，多線程不可避免地會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，就是線程同步的問(wèn)題。如果這個(gè)問(wèn)題處理不好，我們就會(huì)得到一些非預(yù)期的結(jié)果。
在網(wǎng)上也看過(guò)一些關(guān)于線程同步的文章，其實(shí)線程同步有好幾種方法，下面我就簡(jiǎn)單的做一下歸納。
一、volatile關(guān)鍵字
volatile是最簡(jiǎn)單的一種同步方法，當(dāng)然簡(jiǎn)單是要付出代價(jià)的。它只能在變量一級(jí)做同步，volatile的含義就是告訴處理器， 不要將我放入工作內(nèi)存， 請(qǐng)直接在主存操作我。（【轉(zhuǎn)自http://www.bitsCN.com 】）因此，當(dāng)多線程同時(shí)訪問(wèn)該變量時(shí)，都將直接操作主存，從本質(zhì)上做到了變量共享。
能夠被標(biāo)識(shí)為volatile的必須是以下幾種類(lèi)型：（摘自MSDN）

• Any reference type.?
• Any pointer type (in an unsafe context).?
• The types sbyte, byte, short, ushort, int, uint, char, float, bool.?
• An enum type with an enum base type of byte, sbyte, short, ushort, int, or uint.

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public class A { private volatile int _i; public int I { get { return _i; } set { _i = value; } } }

但volatile并不能實(shí)現(xiàn)真正的同步，因?yàn)樗牟僮骷?jí)別只停留在變量級(jí)別，而不是原子級(jí)別。如果是在單處理器系統(tǒng)中，是沒(méi)有任何問(wèn)題的，變量在主存中沒(méi)有機(jī)會(huì)被其他人修改，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)處理器，這就叫作processor Self-Consistency。但在多處理器系統(tǒng)中，可能就會(huì)有問(wèn)題。 每個(gè)處理器都有自己的data cach，而且被更新的數(shù)據(jù)也不一定會(huì)立即寫(xiě)回到主存。所以可能會(huì)造成不同步，但這種情況很難發(fā)生，因?yàn)閏ach的讀寫(xiě)速度相當(dāng)快，flush的頻率也相當(dāng)高，只有在壓力測(cè)試的時(shí)候才有可能發(fā)生，而且?guī)茁史浅７浅Ｐ　?
二、lock關(guān)鍵字
lock是一種比較好用的簡(jiǎn)單的線程同步方式，它是通過(guò)為給定對(duì)象獲取互斥鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的。它可以保證當(dāng)一個(gè)線程在關(guān)鍵代碼段的時(shí)候，另一個(gè)線程不會(huì)進(jìn)來(lái)，它只能等待，等到那個(gè)線程對(duì)象被釋放，也就是說(shuō)線程出了臨界區(qū)。用法：

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public void Function() { object lockThis = new object(); lock (lockThis) { // Access thread-sensitive resources. } }

lock的參數(shù)必須是基于引用類(lèi)型的對(duì)象，不要是基本類(lèi)型像bool,int什么的，這樣根本不能同步，原因是lock的參數(shù)要求是對(duì)象，如果傳入int，勢(shì)必要發(fā)生裝箱操作，這樣每次lock的都將是一個(gè)新的不同的對(duì)象。最好避免使用public類(lèi)型或不受程序控制的對(duì)象實(shí)例，因?yàn)檫@樣很可能導(dǎo)致死鎖。特別是不要使用字符串作為lock的參數(shù)，因?yàn)樽址籆LR“暫留”，就是說(shuō)整個(gè)應(yīng)用程序中給定的字符串都只有一個(gè)實(shí)例，因此更容易造成死鎖現(xiàn)象。建議使用不被“暫留”的私有或受保護(hù)成員作為參數(shù)。其實(shí)某些類(lèi)已經(jīng)提供了專(zhuān)門(mén)用于被鎖的成員，比如Array類(lèi)型提供SyncRoot，許多其它集合類(lèi)型也都提供了SyncRoot。
所以，使用lock應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
１、如果一個(gè)類(lèi)的實(shí)例是public的，最好不要lock(this)。因?yàn)槭褂媚愕念?lèi)的人也許不知道你用了lock，如果他new了一個(gè)實(shí)例，并且對(duì)這個(gè)實(shí)例上鎖，就很容易造成死鎖。
２、如果MyType是public的，不要lock(typeof(MyType))
３、永遠(yuǎn)也不要lock一個(gè)字符串
三、System.Threading.Interlocked
對(duì)于整數(shù)數(shù)據(jù)類(lèi)型的簡(jiǎn)單操作，可以用 Interlocked 類(lèi)的成員來(lái)實(shí)現(xiàn)線程同步，存在于System.Threading命名空間。 Interlocked類(lèi)有以下方法：Increment , Decrement , Exchange 和CompareExchange 。使用 Increment 和Decrement 可以保證對(duì)一個(gè)整數(shù)的加減為一個(gè)原子操作。Exchange 方法自動(dòng)交換指定變量的值。 CompareExchange 方法組合了兩個(gè)操作：比較兩個(gè)值以及根據(jù)比較的結(jié)果將第三個(gè)值存儲(chǔ)在其中一個(gè)變量中。比較和交換操作也是按原子操作執(zhí)行的。如：

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int i = 0; System.Threading.Interlocked.Increment(ref i); Console.WriteLine(i); System.Threading.Interlocked.Decrement(ref i); Console.WriteLine(i); System.Threading.Interlocked.Exchange(ref i, 100); Console.WriteLine(i); System.Threading.Interlocked.CompareExchange(ref i, 10, 100);

Output:

四、Monitor
Monitor類(lèi)提供了與lock類(lèi)似的功能,不過(guò)與lock不同的是,它能更好的控制同步塊,當(dāng)調(diào)用了Monitor的 Enter(Object o)方法時(shí),會(huì)獲取o的獨(dú)占權(quán),直到調(diào)用Exit(Object o)方法時(shí),才會(huì)釋放對(duì)o的獨(dú)占權(quán),可以多次調(diào)用 Enter(Object o)方法,只需要調(diào)用同樣次數(shù)的Exit(Object o)方法即可,Monitor類(lèi)同時(shí)提供了 TryEnter(Object o,[int])的一個(gè)重載方法,該方法嘗試獲取o對(duì)象的獨(dú)占權(quán),當(dāng)獲取獨(dú)占權(quán)失敗時(shí),將返回false。
但使用 lock 通常比直接使用 Monitor 更可取，一方面是因?yàn)?lock 更簡(jiǎn)潔，另一方面是因?yàn)?lock 確保了即使受保護(hù)的代碼引發(fā)異常，也可以釋放基礎(chǔ)監(jiān)視器。這是通過(guò) finally 中調(diào)用Exit來(lái)實(shí)現(xiàn)的。事實(shí)上，lock 就是用 Monitor 類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。下面兩段代碼是等效的：

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lock (x) { DoSomething(); } //等效于 object obj = (object) x; System.Threading.Monitor.Enter(obj); try { DoSomething(); } finally { System.Threading.Monitor.Exit(obj); }

關(guān)于用法，請(qǐng)參考下面的代碼：

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private static object m_monitorObject = new object(); [STAThread] static void Main(string[] args) { Thread thread = new Thread(new ThreadStart(Do)); thread.Name = " Thread1 "; Thread thread2 = new Thread(new ThreadStart(Do)); thread2.Name = " Thread2 "; thread.Start(); thread2.Start(); thread.Join(); thread2.Join(); Console.Read(); } static void Do() { if (!Monitor.TryEnter(m_monitorObject)) { Console.WriteLine(" Can't visit Object " + Thread.CurrentThread.Name); return; } try { Monitor.Enter(m_monitorObject); Console.WriteLine(" Enter Monitor " + Thread.CurrentThread.Name); Thread.Sleep(5000); } finally { Monitor.Exit(m_monitorObject); } }

當(dāng)線程1獲取了m_monitorObject對(duì)象獨(dú)占權(quán)時(shí)，線程2嘗試調(diào)用TryEnter(m_monitorObject)，此時(shí)會(huì)由于無(wú)法獲取獨(dú)占權(quán)而返回false，輸出信息如下：

另外，Monitor還提供了三個(gè)靜態(tài)方法 Monitor.Pulse(Object o)，Monitor.PulseAll(Object o)和 Monitor.Wait(Object o ) ，用來(lái)實(shí)現(xiàn)一種喚醒機(jī)制的同步。關(guān)于這三個(gè)方法的用法，可以參考MSDN，這里就不詳述了。
五、Mutex
在使用上,Mutex與上述的Monitor比較接近，不過(guò)Mutex不具備Wait，Pulse，PulseAll的功能，因此，我們不能使用 Mutex實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的喚醒的功能。不過(guò)Mutex有一個(gè)比較大的特點(diǎn)，Mutex是跨進(jìn)程的，因此我們可以在同一臺(tái)機(jī)器甚至遠(yuǎn)程的機(jī)器上的多個(gè)進(jìn)程上使用同一個(gè)互斥體。盡管Mutex也可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程內(nèi)的線程同步，而且功能也更強(qiáng)大，但這種情況下，還是推薦使用Monitor，因?yàn)镸utex類(lèi)是win32 封裝的，所以它所需要的互操作轉(zhuǎn)換更耗資源。
六、ReaderWriterLock
在考慮資源訪問(wèn)的時(shí)候,慣性上我們會(huì)對(duì)資源實(shí)施lock機(jī)制,但是在某些情況下,我們僅僅需要讀取資源的數(shù)據(jù),而不是修改資源的數(shù)據(jù),在這種情況下獲取資源的獨(dú)占權(quán)無(wú)疑會(huì)影響運(yùn)行效率,因此.Net提供了一種機(jī)制,使用ReaderWriterLock進(jìn)行資源訪問(wèn)時(shí),如果在某一時(shí)刻資源并沒(méi)有獲取寫(xiě)的獨(dú)占權(quán),那么可以獲得多個(gè)讀的訪問(wèn)權(quán),單個(gè)寫(xiě)入的獨(dú)占權(quán),如果某一時(shí)刻已經(jīng)獲取了寫(xiě)入的獨(dú)占權(quán),那么其它讀取的訪問(wèn)權(quán)必須進(jìn)行等待,參考以下代碼：

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private static ReaderWriterLock m_readerWriterLock = new ReaderWriterLock(); private static int m_int = 0; [STAThread] static void Main(string[] args) { Thread readThread = new Thread(new ThreadStart(Read)); readThread.Name = "ReadThread1"; Thread readThread2 = new Thread(new ThreadStart(Read)); readThread2.Name = "ReadThread2"; Thread writeThread = new Thread(new ThreadStart(Writer)); writeThread.Name = "WriterThread"; readThread.Start(); readThread2.Start(); writeThread.Start(); readThread.Join(); readThread2.Join(); writeThread.Join(); Console.ReadLine(); } private static void Read() { while (true) { Console.WriteLine("ThreadName " + Thread.CurrentThread.Name + " AcquireReaderLock"); m_readerWriterLock.AcquireReaderLock(10000); Console.WriteLine(String.Format("ThreadName : {0} m_int : {1}", Thread.CurrentThread.Name, m_int)); m_readerWriterLock.ReleaseReaderLock(); } } private static void Writer() { while (true) { Console.WriteLine("ThreadName " + Thread.CurrentThread.Name + " AcquireWriterLock"); m_readerWriterLock.AcquireWriterLock(1000); Interlocked.Increment(ref m_int); Thread.Sleep(5000); m_readerWriterLock.ReleaseWriterLock(); Console.WriteLine("ThreadName " + Thread.CurrentThread.Name + " ReleaseWriterLock"); } }

在程序中,我們啟動(dòng)兩個(gè)線程獲取m_int的讀取訪問(wèn)權(quán),使用一個(gè)線程獲取m_int的寫(xiě)入獨(dú)占權(quán),執(zhí)行代碼后,輸出如下：

可以看到，當(dāng)WriterThread獲取到寫(xiě)入獨(dú)占權(quán)后，任何其它讀取的線程都必須等待，直到WriterThread釋放掉寫(xiě)入獨(dú)占權(quán)后，才能獲取到數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)，應(yīng)該注意的是，上述打印信息很明顯顯示出，可以多個(gè)線程同時(shí)獲取數(shù)據(jù)的讀取權(quán)，這從ReadThread1和 ReadThread2的信息交互輸出可以看出。
七、SynchronizationAttribute
當(dāng)我們確定某個(gè)類(lèi)的實(shí)例在同一時(shí)刻只能被一個(gè)線程訪問(wèn)時(shí)，我們可以直接將類(lèi)標(biāo)識(shí)成Synchronization的，這樣，CLR會(huì)自動(dòng)對(duì)這個(gè)類(lèi)實(shí)施同步機(jī)制,實(shí)際上，這里面涉及到同步域的概念，當(dāng)類(lèi)按如下設(shè)計(jì)時(shí)，我們可以確保類(lèi)的實(shí)例無(wú)法被多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)
1). 在類(lèi)的聲明中,添加System.Runtime.Remoting.Contexts.SynchronizationAttribute屬性。
2). 繼承至System.ContextBoundObject
需要注意的是，要實(shí)現(xiàn)上述機(jī)制，類(lèi)必須繼承至System.ContextBoundObject，換句話(huà)說(shuō),類(lèi)必須是上下文綁定的。
一個(gè)示范類(lèi)代碼如下：

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[System.Runtime.Remoting.Contexts.Synchronization] public class SynchronizedClass : System.ContextBoundObject { }

八、MethodImplAttribute
如果臨界區(qū)是跨越整個(gè)方法的，也就是說(shuō)，整個(gè)方法內(nèi)部的代碼都需要上鎖的話(huà)，使用MethodImplAttribute屬性會(huì)更簡(jiǎn)單一些。這樣就不用在方法內(nèi)部加鎖了，只需要在方法上面加上 [MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)] 就可以了，MehthodImpl和MethodImplOptions都在命名空間System.Runtime.CompilerServices 里面。但要注意這個(gè)屬性會(huì)使整個(gè)方法加鎖，直到方法返回，才釋放鎖。因此，使用上不太靈活。如果要提前釋放鎖，則應(yīng)該使用Monitor或lock。我們來(lái)看一個(gè)例子：

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[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)] public void DoSomeWorkSync() { Console.WriteLine(" DoSomeWorkSync() -- Lock held by Thread " + Thread.CurrentThread.GetHashCode()); Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine(" DoSomeWorkSync() -- Lock released by Thread " + Thread.CurrentThread.GetHashCode()); } public void DoSomeWorkNoSync() { Console.WriteLine(" DoSomeWorkNoSync() -- Entered Thread is " + Thread.CurrentThread.GetHashCode()); Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine(" DoSomeWorkNoSync() -- Leaving Thread is " + Thread.CurrentThread.GetHashCode()); } [STAThread] static void Main(string[] args) { MethodImplAttr testObj = new MethodImplAttr(); Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(testObj.DoSomeWorkNoSync)); Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(testObj.DoSomeWorkNoSync)); t1.Start(); t2.Start(); Thread t3 = new Thread(new ThreadStart(testObj.DoSomeWorkSync)); Thread t4 = new Thread(new ThreadStart(testObj.DoSomeWorkSync)); t3.Start(); t4.Start(); Console.ReadLine(); }

這里，我們有兩個(gè)方法，我們可以對(duì)比一下，一個(gè)是加了屬性MethodImpl的DoSomeWorkSync()，一個(gè)是沒(méi)加的 DoSomeWorkNoSync()。在方法中Sleep(1000)是為了在第一個(gè)線程還在方法中時(shí)，第二個(gè)線程能夠有足夠的時(shí)間進(jìn)來(lái)。對(duì)每個(gè)方法分別起了兩個(gè)線程，我們先來(lái)看一下結(jié)果：

可以看出，對(duì)于線程１和２，也就是調(diào)用沒(méi)有加屬性的方法的線程，當(dāng)線程２進(jìn)入方法后，還沒(méi)有離開(kāi)，線程１有進(jìn)來(lái)了，這就是說(shuō)，方法沒(méi)有同步。我們?cè)賮?lái)看看線程３和４，當(dāng)線程３進(jìn)來(lái)后，方法被鎖，直到線程３釋放了鎖以后，線程４才進(jìn)來(lái)。
九、同步事件和等待句柄
用lock和Monitor可以很好地起到線程同步的作用，但它們無(wú)法實(shí)現(xiàn)線程之間傳遞事件。如果要實(shí)現(xiàn)線程同步的同時(shí)，線程之間還要有交互，就要用到同步事件。同步事件是有兩個(gè)狀態(tài)（終止和非終止）的對(duì)象，它可以用來(lái)激活和掛起線程。
同步事件有兩種：AutoResetEvent和 ManualResetEvent。它們之間唯一不同的地方就是在激活線程之后，狀態(tài)是否自動(dòng)由終止變?yōu)榉墙K止。AutoResetEvent自動(dòng)變?yōu)榉墙K止，就是說(shuō)一個(gè)AutoResetEvent只能激活一個(gè)線程。而 ManualResetEvent要等到它的Reset方法被調(diào)用，狀態(tài)才變?yōu)榉墙K止，在這之前，ManualResetEvent可以激活任意多個(gè)線程。
可以調(diào)用WaitOne、WaitAny或WaitAll來(lái)使線程等待事件。它們之間的區(qū)別可以查看MSDN。當(dāng)調(diào)用事件的 Set方法時(shí)，事件將變?yōu)榻K止?fàn)顟B(tài)，等待的線程被喚醒。
來(lái)看一個(gè)例子，這個(gè)例子是MSDN上的。因?yàn)槭录挥糜谝粋€(gè)線程的激活，所以使用 AutoResetEvent 或 ManualResetEvent 類(lèi)都可以。

復(fù)制 保存

static AutoResetEvent autoEvent; static void DoWork() { Console.WriteLine(" worker thread started, now waiting on event"); autoEvent.WaitOne(); Console.WriteLine(" worker thread reactivated, now exiting"); } [STAThread] static void Main(string[] args) { autoEvent = new AutoResetEvent(false); Console.WriteLine("main thread starting worker thread"); Thread t = new Thread(new ThreadStart(DoWork)); t.Start(); Console.WriteLine("main thrad sleeping for 1 second"); Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("main thread signaling worker thread"); autoEvent.Set(); Console.ReadLine(); }

我們先來(lái)看一下輸出：

在主函數(shù)中，首先創(chuàng)建一個(gè)AutoResetEvent的實(shí)例，參數(shù)false表示初始狀態(tài)為非終止，如果是true的話(huà)，初始狀態(tài)則為終止。然后創(chuàng)建并啟動(dòng)一個(gè)子線程，在子線程中，通過(guò)調(diào)用AutoResetEvent的WaitOne方法，使子線程等待指定事件的發(fā)生。然后主線程等待一秒后，調(diào)用AutoResetEvent的Ｓｅｔ方法，使?fàn)顟B(tài)由非終止變?yōu)榻K止，重新激活子線程。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的归纳一下:C#线程同步的几种方法的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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