.NET简谈组件程序设计之(手动同步)

在上一篇文章“.NET简谈组件程序设计之(上下文与同步域) ”中，咱们学习了关于一些上下文和同步域的概念，能够利用这两个技术来进行自动同步。

今天咱们主要学习怎么手动来执行同步，能从更小的粒度进行封锁，以达到最大程度的吞吐量。[王清培版权全部，转载请给出署名]

咱们知道线程是进程的运行实体，进程是资源分配单位，而线程是执行单位。照书上所说，线程是程序的执行路径，当咱们分配一个线程的时候，要肯定线程的执行路径是什么，也就是代码中的ThreadStart委托所指向的入口点方法。

一旦咱们手动Start启动线程的时候，当前上下文线程就被系统当即切换，咱们从Thread.CurrentThread静态属性中能够准确的获取到当前正在执行的线程实例，而后进行一系列的设置、等待、终止。[王清培版权全部，转载请给出署名]

那么线程究竟是怎么实现同步(互斥)的呢，在咱们正常的代码中是没有关于线程同步的现实代码的，因此在线程执行路径中是不存在任何可以阻塞线程的实现代码。要想实现线程阻塞，就必须在线程的执行路径中写点东西，让全部线程当进入这段代码的时候(也就是临界资源)，经过判断某种东西来肯定是否容许进入执行。

图1：

在ThreadStartEnterPoint方法中，若是没有任何的同步代码，那么任何线程都能进去执行，就致使了乱七八糟的数据。当数据在内存中的时候，在同一时间只能是由CPU去执行线程的代码，可是线程是有竞争状况的，当线程1尚未彻底执行完毕，线程2就来执行这块数据，致使数据的不一样步。

那么咱们须要再线程1尚未执行完毕前不容许其余线程使用这块内存对象。当线程1使用完后就当即释放所占有的资源，让其余线程能竞争。

利用Monitor(监视器)来进行同步

Monitor是用来提供同步的对象，经过它能够在某个时间点上锁定对象。请看代码：

[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
       public void ShowMessage()
       {
           for (int i = 0; i < 20; i++)
           {
               if (i == 10)
                   Monitor.Wait(this);//等第二个线程使用完后，我在继续执行。将当前线程放置在等待队列里
               Thread currentthread = Thread.CurrentThread;
               Console.WriteLine(currentthread.Name + "|" + currentthread.ManagedThreadId + "|" + i.ToString());
           }
       }
       [MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
       public void PluseThread()
       {
           for (int i = 0; i < 20; i++)
           {
               Thread currentthread = Thread.CurrentThread;
               Console.WriteLine(currentthread.Name + "|" + currentthread.ManagedThreadId + "|" + i.ToString());
           }
           Monitor.Pulse(this);//将等待队列里的线程放到锁定队列，也就是Monitor.Enter();
       }

这是一个类中的两个方法，在方法的头部我用了MethodImpl方法特性进行了标识，其实这个特性的目的就是在方法的入口处和结束处加上同步方法，也就是Monitor.Enter和Monitor.Exit，通常状况下咱们都是习惯用lock来锁定对象，其实lock也是Monitor的变体。这里我就不写出来了。让咱们熟悉一下陌生的使用方式。

Myclass1 myclass = new Myclass1();

           ThreadStart startdeleted = new ThreadStart(myclass.ShowMessage);
           Thread thread = new Thread(startdeleted);
           thread.Name = "线程1";
           ThreadStart stra = new ThreadStart(myclass.PluseThread);
           Thread thread2 = new Thread(stra);
           thread2.Name = "线程2";

           thread.Start();
           thread2.Start();

           thread2.Join();
           Console.WriteLine("线程2已经释放");
           thread.Join();
           Console.WriteLine("线程1已经释放");

在调用的代码里面，大概意思是这样的，咱们同时开启两个线程，入口点分别是上面的两个方法，在PluseThread里面是为了将ShowMessage线程1从等待队列里释放出来继续执行。[王清培版权全部，转载请给出署名]

在ShowMessage里面我用Monitor.Wait方法等待，当调用这个方法的时候会使用我锁定的对象，让其余线程进入执行。当Monitor.Pluse的时候，线程1继续执行。

静态Monitor对象是每一个线程都会执行的路径，咱们经过控制Monitor来进行线程同步，当咱们调用Wait就是等待，直到当前对象Pluse才继续执行。

图2：

利用WaitHandle(等待句柄)来进行同步

上面咱们经过Monitor来进行同步，在同步的时候咱们须要很好的控制等待时间，用Monitor也能经过Wait进行等待超时设置，也许它内部封装是Windows等待句柄。

这里咱们经过使用WaitHandle来进行同步，WaitHandle是个抽象类，它的子类有不少，好比Mutex互斥体、ManualResetEvent、AutoResetEvent事件对象，等等。下面咱们就来看看利用这些对象怎么同步线程。

Mutext互斥体

public void Print()
        {
            Mutex mutex = new Mutex(false, "myclass");//Mutex互斥体
            mutex.WaitOne();
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                Console.WriteLine(i.ToString() + Thread.CurrentThread.Name);
            }
            mutex.ReleaseMutex();
        }

在方法的内部咱们申请一个Mutex对象，这个Mutex是全局的，就是在一台机器上只能存在一个名称的Mutex，Mutex可用来同步线程也能够用来同步进程。

咱们在Print方法里面用WaitOne获取句柄，若是已经有线程“捷足先得”了，那么这里将阻塞，并返回false。

在使用完后，记得调用ReleaseMutex释放当前占用的Mutex句柄。

Myclass1 myclass = new Myclass1();

           Thread thread = new Thread(new ThreadStart(myclass.Print));
           thread.Name = "线程1";

           Thread thread2 = new Thread(new ThreadStart(myclass.Print));
           thread2.Name = "线程2";

           thread.Start();
           thread2.Start();

           thread2.Join();
           thread.Join();
           Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
           Console.ReadLine();

图3：

利用ManualResetEvent(手动事件)来进行同步

咱们直接看代码吧，ManualResetEvent你们可能都用过。

public class EventWaitHandlerDemo
   {
       ManualResetEvent resetevent = new ManualResetEvent(false);
       public EventWaitHandlerDemo()
       {
           Thread thread = new Thread(new ThreadStart(this.DoWork));
           thread.Start();
       }
       private void DoWork()
       {
           int count = 0;
           while (true)
           {
               resetevent.WaitOne();
               Console.WriteLine(count++);
           }
       }
       public void GoThread()
       {
           resetevent.Set();
           Console.WriteLine("线程启动");
       }
       public void Stopthread()
       {
           resetevent.Reset();
           Console.WriteLine("线程暂停");
       }
       public void Close()
       {
           resetevent.Close();
           Console.WriteLine("线程终止");
       }
   }

这种类型的等待句柄对象是彻底手动控制的，让咱们想要用的时候要记得set，想要暂停的时候就Reset，不用了就close。

EventWaitHandlerDemo demo = new EventWaitHandlerDemo();
            demo.GoThread();

            Thread.Sleep(1000);
            demo.Stopthread();

            Thread.Sleep(1000);
            demo.Close();

            Console.WriteLine("程序结束");

图4：

利用AutoResetEvent(自动事件)来进行同步

从名字上就能看出，该事件是自动重置事件，不须要想上面那样进行set\reset操做。

public class AutoResetEventDemo
    {
        AutoResetEvent autoevent = new AutoResetEvent(true);
        public AutoResetEventDemo()
        { }
        public void Print()
        {
            autoevent.WaitOne();
            //  autoevent.Reset();在手动事件中，须要手动切换状态
            int i = 0;
            while (true)
            {
                if (i == 10)
                {
                    Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + "线程结束");
                    autoevent.Set();
                    break;
                }
                Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + "|" + i++);
            }
        }
    }

在上面的代码中，咱们经过WaitOne获取等待句柄，当咱们获取到以后，事件对象会自动重置为信号已发，其余线程没法获取到等待句柄。当咱们set以后其余线程才能获取到，这里省掉的是线程进入执行路径的过程。

ManualResetEvent须要手动进行set才能使用，一旦set以后信号标记为未发状态，全部线程都能执行代码，除非手动Reset才能阻塞。

Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
           AutoResetEventDemo autodemo = new AutoResetEventDemo();

           Thread thread1 = new Thread(new ThreadStart(autodemo.Print));
           thread1.Name = "线程1";

           Thread thread2 = new Thread(new ThreadStart(autodemo.Print));
           thread2.Name = "线程2";
           thread1.Start();
           thread2.Start();

           thread1.Join();
           thread2.Join();
           Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
           Console.Read();

图5：

[王清培版权全部，转载请给出署名]