多線程並發同步總結

前段做Zookeeper的Client4Net，涉及多線程較多。完了對多線程同步做下總結。由於是簡單的匯總，主要給自己複慣用，代碼就不貼出來了。

1.鎖

　　Lock：

　　　　這個大家都知道沒什麼可以說的，內部使用Monitor實現，等同於try { Monitor.Enter(obj,ref lockTaKen); }finally { Monitor.Exit(obj); } 。

　　　　注意幾點就好：

　　　　　　Lock（this）鎖定當前對象，不建議；

　　　　　　Lock（type）鎖定某類型，這個範圍太大，不小心就是死結；效率低，不建議；

　　　　　　Lock（string）這個比較瘋狂，鑒於string的特殊性，所有Equal的string都會被鎖住；沒特殊要求不要使用；

　　　　　　Lock(obj): 推薦，聲明 static volatile object作為LockToken；

　　Monitor:  

　　　　靜態類，作用範圍全域。需要顯式的Enter/TryEnter和Exist。比較簡單不要將實值型別當作參數傳入就好，否則裝箱後就變成鎖定不同的對象了。

　　　　需要注意一點是Pulse/TryPulse和Wait相關的就緒(ready)隊列和等待(waiting)隊列,關於這個MSDN解釋的比較模糊（就緒隊列：包含準備擷取鎖的線程；等待隊列：包含等待對象狀態更改通知的線程）。

　　　　首先只有持有鎖的線程才能調用Wait和Pulse，一旦Wait必須Pulse才能被喚醒，Wait後釋放鎖，並進入等待隊列。最大的好處是Wait的線程一旦收到Pulse訊號就會從等待隊列中插隊到就緒隊列以使其能儘可能早的擷取鎖。最好使用其包含逾時參數的重載，這樣逾時後會馬上進入就緒隊列並能根據其傳回值決定是否再次Wait，也避免後續擷取鎖的線程在Pluse前Exit造成無限等待。

　　　　　　

　　Mutex:

　　　　繼承自WaitHandle， 靜態方法全域可跨進程，執行個體化方法作用與當前域；

　　　　主要API為繼承自WaitHandle的WaitOne: 等待waitHandle訊號。堵塞當前線程，超過預期等待時間後返回False。訊號等同MenuResetHandle、AutoResetHandle可用於互操作。這個用起來太危險了，跨進程鎖定沒有特殊理由建議換個方式實現進程同步。碰到過一次，Trouble Shooting過程生不如死。不多說。最後重現將記憶體全轉儲到檔案一點點找才發現。

　　SpinLock: 自旋鎖，這貨是實值型別，意味這更輕量級、更高效、大量使用也會更耗資源。（注意區分SpinWait）等待時通過自旋不退出CPU執行，不用切換效率高，粒度較細，如鎖定時間較長將消耗CPU，非特殊原因不推薦使用。建議其他鎖類型存在效能問題後再來試試這個。　

　　ReadWriteLock/ReadWriteLockSlim: 讀寫鎖，4.5推薦後者。讀鎖，寫鎖，可升級讀鎖；我寫別人都不能讀，任何人讀時都不能寫。類似與資料庫的可重複讀隔離等級。

　   Semaphore: 繼承者WaitHandle,訊號量，建立指定資源數的鎖，可用以實作類別似池的結構。初始化時指定最大資源數，資源數為零是堵塞新的資源申請線程，等待佔用資源線程推出佔用。和CountDownEvent相反。主要API為WaitOne 繼承自WaitHandle，進入，不必多說。注意這個繼承自WaitHandle,類本身沒有繼承自WaitHandle，沒看源碼，應該內嵌WaitHandle執行個體。所以依然放Lock沒有放到通知裡。Release: 退出，-1/-N。

 

2.通知 

　　WaitHandle

　　　　應該算同步訊號量最重要的一個基類（抽象類別），提供Wait虛方法介面供子類實現了。同時提供WaitAll,WaitAny，SignalAndWait的靜態方法用以調度協調跨子類的訊號量。

　　Join : Thread方法，阻塞當前線程知道指定時間或某個線程終止。不用多說。

　　EventWaitHandle : 另一個重量級的類，繼承自WaitHandle,通過設定EventHandleMode枚舉設定手動或自動釋放, 更常使用子類AutoResetEvent,ManualResetEvent。

　　　　主要API：

　　　　　　SignalAndWait: 靜態，根據屬性EventHandleMode設定訊號類型，AutoRest: 調用一次發出一個釋放訊號，使一個調用該類執行個體的Set方法阻塞的線程繼續，然後訊號重設。

　　　　　　MenuRest：訊號不會自動重設，調用後所有調用該類執行個體的Set方法阻塞的線程繼續。

　　　　　　Set : 將事件狀態設定為終止狀態，允許一個或多個等待線程繼續。某線程：“我暫停了哈，可以走了通知我”。

　　　　　　Reset : 將事件狀態設定為非終止狀態，導致線程阻止。handle廣播：“你們可以走了”。（AutoRest:“走一個”；MenuRest：“都走吧”）。

　　　　　　WaitOne: 等待指定時間擷取訊號量，沒等到返回False繼續；指定時間內收到訊號繼續。類似與：if(ewh.WaitOne(1000)){//逾時前獲得訊號}else{//逾時沒獲得訊號}。

　　AutoRestEvent/AutoRestEventSlim: 繼承自EventWaitHandle,EventHandleMode = AutoRest的EventHandleMode。後者更輕量級，推薦後者。　　　

　　MenualRestEvent/MenualRestEventSlim： 繼承自EventWaitHandle,EventHandleMode = MenualRestEvent的EventHandleMode。後者更輕量級，推薦後者。

　   Barrier: 屏障，可是線程分階段執行，配合Parallel使用可以完成這用的功能：第一階段：3個獨立任務，都完成進入下已階段；下一階段可以是1個或多個任務並行。建構函式可為一個Int和一個Action的參數，當SinalandWait的次數達到Int參數值時執行Action。Like this:

　　　　Barrier br = new(2,(b)=>{//do something;}); 　　　　　　Action a = ()=>{//do 1; br.SinalandWait(); //do 2; br.SinalandWait(); //do 3};　　　　　　Action b = ()=>{//do 1; br.SinalandWait(); //do 2; br.SinalandWait(); //do 3}; 
　　　　　　Action c = ()=>{//do 1; br.SinalandWait(); //do 2; br.SinalandWait(); //do 3}; 　 
　　　　　　Action d = ()=>{//do 1; br.SinalandWait(); //do 2; br.SinalandWait(); //do 3}; 　　 
　　Parallel.Invoke(a,b,c); //Parallel.Invoke(a,b,c,d)//will throw exception;

　　　　主要API：

　　　　　　AddParticipant/AddParticipants: 添加一個/多個參與者（任務執行者，Action）,這個介面怪怪的。不理解參數都是Int為啥設計成這樣。

　　　　　　RemoveParticipant/RemoveParticipants ：移除一個/多個參與者。

　　　　　　SinalAndWait: 線程告訴Barrier：“我到了啊，等在等著呢，什麼時候繼續喊我，我還有其他事要接著幹呢”，Barrier：“好，都到齊了我會喊你繼續的。”。

　　SpinWait: 輕量級訊號量，通過自旋等待訊號，不同退出CPU執行。

　　　　主要API：

　　　　　　Reset： 重載自旋計數器，重新開始計數。

　　　　　　Spinone: 自旋一次，通常在迴圈裡使用，自旋一次後檢查條件是否滿足。

　　　　　　Count：已自旋次數。

　　　　　　SpinUnit：最重要函數，包含一個Func參數和一個時間，自旋一次後執行返回Func結果。返回False繼續自旋，直到逾時推出。　　　　　

3. 連鎖

　　InterLocked：原子操作類。提供加減、替換、遞增、遞減等原子操作。比較簡單沒什麼可說的。