C#線程系列講座(5)：同步技術之Monitor

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上一篇：C#線程系列講座(4)：同步與死結

    在上一講介紹了使用lock來實現線程之間的同步。實際上，這個lock是C#的一個障眼法，在C#編譯器編譯lock語句時，將其編譯成了調用Monitor類。先看看下面的C#原始碼：

public static void MyLock()
{
    lock (typeof(Program))
    {
    }
}

    上面的代碼通過lock語句使MyLock同步，這個方法被編譯成IL後，代碼1所示。

                                                         圖1

    從被標註的地區可以看到，一條lock語句被編譯成了調用Monitor的Enter和Exit方法。Monitor在System.Threading命名空間中。lock的功能就相當於直接調用Monitor的Entry方法，所不同的是，lock方法在結束後，會自動解除鎖定，當然，在IL中是調用了Monitor的Exit方法，但在C#程式中，看起來是自動解鎖的，這類似於C#中的using語句，可以自動釋放資料庫等的資源。但如果直接在C#來源程式中使用Monitor類，就必須調用Exit方法來顯式地解除鎖定。如下面的代碼所示：

Monitor.Entry(lockObj);
try
{
    // lockObj的同布區
}
catch(Exception e)
{
    // 異常處理代碼
}
finally
{
    Monitor.Exit(lockObj);  // 解除鎖定
}

    Exit方法最後在finally裡調用，這樣無論在方法在發生異常、返回還是正常執行，都會執行到finally，並調用Exit方法解除鎖定。

    Monitor類不僅可以完全取代lock語句（如果只使用lock語句本身的功能，最好還是直接用lock語句吧），還可以使用TryEntry方法設定一個鎖定逾時，單位是毫秒。如下面的代碼所示：

if(Monitor.TryEntry(lockObj, 1000))
{
    try
    {
    }
    finally
    {
        Monitor.Exit(lockObj);
    }
}
else
{
    // 逾時後的處理代碼
}

    上面的代碼設定了鎖定逾時時間為1秒，也就是說，在1秒中後，lockObj還未被解鎖，TryEntry方法就會返回false，如果在1秒之內，lockObj被解鎖，TryEntry返回true。我們可以使用這種方法來避免死結，如下面的代碼所示：

    class Program
    {
        private static Object objA = new Object();
        private static Object objB = new Object();
        public static void LockA()
        {
            if (Monitor.TryEnter(objA, 1000))
            {
                Thread.Sleep(1000);
                if (Monitor.TryEnter(objB, 2000))
                {
                    Monitor.Exit(objB);
                }
                else
                {

                    Console.WriteLine("LockB timeout");
                }
                Monitor.Exit(objA);
            }
            Console.WriteLine("LockA");
        }
        public static void LockB()
        {
            if (Monitor.TryEnter(objB, 2000))
            {
                Thread.Sleep(2000);
                if (Monitor.TryEnter(objA, 1000))
                {
                    Monitor.Exit(objA);
                }
                else
                {
                    Console.WriteLine("LockA timeout");
                }
                Monitor.Exit(objB);
            }
            Console.WriteLine("LockB");
        }
        public static void Main()
        {
            Thread threadA = new Thread(LockA);
            Thread threadB = new Thread(LockB);
            threadA.Start();
            threadB.Start();
            Thread.Sleep(4000);         
            Console.WriteLine("線程結束");
        }
    }

    上面的代碼是在上一講舉的死結的例子，但在這一講將lock語句改成了TryEntry方法，而且設定了鎖定逾時間，由於在等待一定時間後，不管被鎖定的對象是否被解鎖，TryEntry方法都會返回，因此，上面的代碼是不會死結的。運行上面的代碼的結果2所示。

                                              圖2

    如果TryEntry方法的逾時時間為System.Threading.Timeout.Infinite，TryEntry方法就相當於Entry方法，如果逾時時間為0，不管是否解鎖，TryEntry方法都會立即返回。