什么是线程同步?

线程同步是指在多个线程并发执行时,保证它们按照一定的顺序执行以达到正确的结果

常用的线程同步机制有以下几种:

  1. 互斥锁:使用互斥锁(Mutex)可以保证在同一时间只有一个线程可以访问共享资源。当一个线程获得了互斥锁后,其他线程需要等待该线程释放锁才能继续访问共享资源。
  2. 信号量:信号量(Semaphore)是一种计数器,用来控制同时访问某个共享资源的线程数量。当计数器大于0时,线程可以访问资源并将计数器减1;当计数器等于0时,线程需要等待其他线程释放资源后才能继续访问。
  3. 条件变量:条件变量(Condition Variable)用于线程之间的通信和协调。一个线程可以等待某个条件的发生,而另一个线程可以在满足条件时通知等待的线程继续执行。
  4. 读写锁:读写锁(Read-Write Lock)允许多个线程同时读取共享资源,但只允许一个线程写入共享资源。这样可以提高读取操作的并发性,同时保证写入操作的原子性。
  5. 原子操作:原子操作是一种不可中断的操作,要么全部执行成功,要么全部不执行。原子操作可以保证多个线程同时访问共享资源时的数据一致性。
  6. 屏障:屏障(Barrier)用于线程之间的同步,它可以让一组线程在某个点上等待,直到所有线程都到达这个点后再继续执行。

什么是线程调度?常见的线程调度算法有哪些?

线程调度是操作系统或者运行时系统对于多个线程的执行顺序进行管理和调度的过程。在多线程环境下,由于线程的执行是并发的,操作系统或者运行时系统需要决定每个线程在什么时候执行,以及每个线程执行的时间片段。

常见的线程调度算法有以下几种:

  1. 先来先服务(FCFS):按照线程的到达顺序进行调度,先到达的线程先执行。
  2. 最短作业优先(SJF):选择估计执行时间最短的线程优先执行。
  3. 优先级调度:为每个线程分配一个优先级,根据优先级的高低来决定执行顺序。
  4. 轮转调度(Round Robin):按照时间片划分的方式进行调度,每个线程执行一个时间片后,切换到下一个线程执行。
  5. 多级反馈队列调度(MFQS):将线程根据优先级划分为多个队列,每个队列有不同的时间片大小,优先级高的队列执行时间片较短,优先级低的队列执行时间片较长。

什么是线程优先级?如何设置线程的优先级?

线程优先级是操作系统用于决定在多个线程之间分配处理器时间的一个指标。每个线程都可以被分配一个优先级,优先级越高,该线程在竞争处理器时间时的优先级也越高。
在大多数操作系统中,线程的优先级范围通常是从最低优先级(通常为1或0)到最高优先级(通常为10)。具体的范围和取值可能因操作系统而异。

什么是线程阻塞和线程唤醒?如何实现线程的阻塞和唤醒?

线程阻塞是指线程暂停执行,等待某个条件满足后才能继续执行。线程唤醒是指当某个条件满足时,通知等待的线程继续执行。线程阻塞和唤醒主要用于多线程间的协调和同步。

实现线程的阻塞和唤醒可以通过以下方式:
在.NET中,实现线程的阻塞和唤醒可以通过多种方式,常用的包括使用Monitor类、WaitHandle类及其子类(如AutoResetEvent、ManualResetEvent、CountdownEvent等)以及Task类。

  1. 使用Monitor类:
  • Monitor.Wait(object): 使当前线程阻塞并释放指定的锁。

  • Monitor.Pulse(object) 和 Monitor.PulseAll(object): 唤醒一个或所有在指定对象上等待的线程。

      private static readonly object _lock = new object();
      private static bool _condition = false;
    
      public void ThreadMethod()
      {
      	lock (_lock)
      	{
      		while (!_condition)
      		{
      			Monitor.Wait(_lock);
      		}
      		// 条件满足时执行的代码
      	}
      }
    
      public void SignalMethod()
      {
      	lock (_lock)
      	{
      		_condition = true;
      		Monitor.Pulse(_lock);
      	}
      }
    
  1. 使用WaitHandle类:
  • AutoResetEvent: 在释放线程之后会自动重置为非信号状态。

  • ManualResetEvent: 必须由代码显式地重置为非信号状态。

      private ManualResetEvent _resetEvent = new ManualResetEvent(false);
    
      public void ThreadMethod()
      {
      	_resetEvent.WaitOne();
      	// 线程被唤醒后执行的代码
      }
    
      public void SignalMethod()
      {
      	_resetEvent.Set(); // 唤醒一个正在等待的线程
      	// 或者 _resetEvent.Reset(); // 重置为非信号状态
      }
    
  1. 使用Task类:
  • TaskCompletionSource<T : 用于手动完成一个任务,可以用来实现阻塞和唤醒。

      private TaskCompletionSource<bool _tcs = new TaskCompletionSource<bool>();
    
      public async Task ThreadMethodAsync()
      {
      	await _tcs.Task;
      	// 任务完成时执行的代码
      }
    
      public void SignalMethod()
      {
      	_tcs.SetResult(true); // 完成任务,唤醒正在等待的线程
      }
    
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