C#的多線程機制初探(4)

exPRession代表你希望跟蹤的對象，通常是對象引用。一般地，如果你想保護一個類的執行個體，你可以使用this；如果你希望保護一個靜態變數（如互斥程式碼片段在一個靜態方法內部），一般使用類名就可以了。而statement_block就是互斥段的代碼，這段代碼在一個時刻內只可能被一個線程執行。

　　下面是一個使用lock關鍵字的典型例子，我將在注釋裡向大家說明lock關鍵字的用法和用途：

//lock.cs
using System;
using System.Threading;

internal class Account
{
int balance;
Random r = new Random();
internal Account(int initial)
{
balance = initial;
}

internal int Withdraw(int amount)
{
if (balance < 0)
{
//如果balance小於0則拋出異常
throw new Exception("Negative Balance");
}
//下面的代碼保證在當前線程修改balance的值完成之前
//不會有其他線程也執行這段代碼來修改balance的值
//因此，balance的值是不可能小於0的
lock (this)
{
Console.WriteLine("Current Thread:"+Thread.CurrentThread.Name);
//如果沒有lock關鍵字的保護，那麼可能在執行完if的條件判斷之後
//另外一個線程卻執行了balance=balance-amount修改了balance的值
//而這個修改對這個線程是不可見的，所以可能導致這時if的條件已經不成立了
//但是，這個線程卻繼續執行balance=balance-amount，所以導致balance可能小於0
if (balance >= amount)
{
Thread.Sleep(5);
balance = balance - amount;
return amount;
}
else
{
return 0; // transaction rejected
}
}
}
internal void DoTransactions()
{
for (int i = 0; i < 100; i++)
Withdraw(r.Next(-50, 100));
}
}

internal class Test
{
static internal Thread[] threads = new Thread[10];
public static void Main()
{
Account acc = new Account (0);
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Thread t = new Thread(new ThreadStart(acc.DoTransactions));
threads[i] = t;
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
threads[i].Name=i.ToString();
for (int i = 0; i < 10; i++)
threads[i].Start();
Console.ReadLine();
}
}

而多線程公用一個對象時，也會出現和公用代碼類似的問題，這種問題就不應該使用lock關鍵字了，這裡需要用到System.Threading中的一個類Monitor，我們可以稱之為監視器，Monitor提供了使線程共用資源的方案。

　　Monitor類可以鎖定一個對象，一個線程只有得到這把鎖才可以對該對象進行操作。對象鎖機制保證了在可能引起混亂的情況下一個時刻只有一個線程可以訪問這個對象。Monitor必須和一個具體的對象相關聯，但是由於它是一個靜態類，所以不能使用它來定義對象，而且它的所有方法都是靜態，不能使用對象來引用。下面代碼說明了使用Monitor鎖定一個對象的情形：

......
Queue oQueue=new Queue();
......
Monitor.Enter(oQueue);
......//現在oQueue對象只能被當前線程操縱了
Monitor.Exit(oQueue);//釋放鎖

如上所示，當一個線程調用Monitor.Enter()方法鎖定一個對象時，這個對象就歸它所有了，其它線程想要訪問這個對象，只有等待它使用Monitor.Exit()方法釋放鎖。為了保證線程最終都能釋放鎖，你可以把Monitor.Exit()方法寫在try-catch-finally結構中的finally代碼塊裡。對於任何一個被Monitor鎖定的對象，記憶體中都儲存著與它相關的一些資訊，其一是現在持有鎖的線程的引用，其二是一個預備隊列，隊列中儲存了已經準備好擷取鎖的線程，其三是一個等待隊列，隊列中儲存著當前正在等待這個對象狀態改變的隊列的引用。當擁有對象鎖的線程準備釋放鎖時，它使用Monitor.Pulse()方法通知等待隊列中的第一個線程，於是該線程被轉移到預備隊列中，當對象鎖被釋放時，在預備隊列中的線程可以立即獲得對象鎖。

下面是一個展示如何使用lock關鍵字和Monitor類來實現線程的同步和通訊的例子，也是一個典型的生產者與消費者問題。這個常式中，生產者線程和消費者線程是交替進行的，生產者寫入一個數，消費者立即讀取並且顯示，我將在注釋中介紹該程式的精要所在。用到的系統命名空間如下：

using System;
using System.Threading

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