C#線程同步——lock，Monitor，Mutex(摘錄)

線程：線程是進程的獨立執行單元，每一個進程都有一個主線程，除了主線程可以包含其他的線程。

多線程的意義：多線程有助於改善程式的總體響應性，提高CPU的效率。

      多線程的應用程式定義域是相當不穩定的，因為多個線程在同一時間內都能運行共用的功能模組。為了保護應用程式的資源不被破壞，為多線程程式提供了三種加鎖的機制，分別是：Monitor類、Lock關鍵字和Mutex類。

     1. lock

       lock實現的功能是：使後進入的線程不會中斷當前的線程，而是等待當前線程結束後再繼續執行。

   應用：

   private Object thisLock=new object();

   lock(thisLock){

               //鎖定的代碼塊

    }

  注意：避免鎖定 public 類型，否則執行個體將超出代碼的控制範圍。

           常見的結構 lock (this)、lock (typeof (MyType)) 和 lock ("myLock")

           違反此準則：如果執行個體可以被公用訪問，將出現 lock (this) 問題。

           如果 MyType 可以被公用訪問，將出現 lock (typeof (MyType)) 問題。

           由於進程中使用同一字串的任何其他代碼將共用同一個鎖，所以出現 lock(“myLock”) 問題。

           最佳做法是定義 private 對象來鎖定, 或 private static 物件變數來保護所有執行個體所共有的資料。

           下面舉例說明lock的應用：

           下面的例子中建立了5個次線程，次線程完成的任務就是：輸出線程編碼，延遲1秒，然後輸出當時的時間

Example：

 

代碼

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace ConsoleApplication5 {
class Program {
static void Main(string[] args) {
Console.WriteLine ("程式開始時間："+DateTime.Now .ToString());
Example ex=new Example ();
Thread []threads=new Thread[5];
for (int i=0;i<5;i++)
{
threads[i]=new Thread (new ThreadStart(ex.OutPut));
threads[i].Name =string.Format ("Worker thread#{0}",i) ;
}
foreach(Thread t in threads){
t.Start();
}
Console.WriteLine("主線程最後一句代碼！"+DateTime.Now.ToString());
}
}
class Example{
private static object thisLock=new object ();
public void OutPut()
{
lock(thisLock){
Console .WriteLine("->{0}",Thread.CurrentThread.Name);
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine(DateTime.Now);
}
}

}
}

實驗結果如下：

                         圖1：加lock

                                                                       

                   圖2：沒有lock     

從實驗結果可以看出，加lock後，程式每次只能執行一個線程，只有當前線程執行完了，才會執行下一個線程 

                              未加lock，程式執行混亂，容易阻塞

2. Monitor

   lock是對Monitor的Enter和Exit的一個封裝，因此Monitor類的Enter()和Exit()方法的組合使用可以用lock關鍵字替代。

   Monitor類除了具有lock的功能外，還有以下功能：

     TryEnter()解決長期死等的問題，如果一個並發經常發生，並且期間很長，使用TryEnter，可以有效防止死結或者長時間 的等待。     

    Wait()釋放對象上的鎖，以便允許其他線程鎖定和訪問該對象。在其他線程訪問對象時，調用線程將等待。脈衝訊號用於通知等待線程有關對象狀態的更改。

      Pulse(),PulseAll()向一個或多個等待線程發送訊號。該訊號通知等待線程鎖定對象的狀態已更改，並且鎖的所有者準備釋放該鎖。等待線程被放置在對象的就緒隊列中以便它可以最後接收對象鎖。一旦線程擁有了鎖，它就可以檢查對象的新狀態以查看是否達到所需狀態。

      注意：Pulse、PulseAll和Wait方法必須從同步的代碼塊內調用。

  3. Mutex(互斥體) 

   Mutex的突出特點是可以跨應用程式定義域邊界對資源進行獨佔訪問，即可以用於同步不同進程中的線程，這種功能是以犧牲更多的系統資源為代價的。     

   互斥體Mutex和事件對象EventWaitHandler屬於核心對象，利用核心對象進行線程同步，線程必須要在使用者模式和核心模式間切換，所以一般效率很低，但利用互斥對象和事件對象這樣的核心對象，可以在多個進程中的各個線程間進行同步。

    互斥體Mutex類似於一個接力棒，拿到接力棒的線程才可以開始跑，當然接力棒一次只屬於一個線程(Thread Affinity)，如果這個線程不釋放接力棒(Mutex.ReleaseMutex)，那麼其他所有需要接力棒啟動並執行線程只能等著看熱鬧。