由StreamWriter.WriteLine 引发对C#多线程的深入思考（一）

 

首先，StreamWriter线程安全么？

 

答：StreamWriter 的构造以及StreamWriter.WriteLine(string)都是非线程安全的

我们封装两个写日志的方法。

底层都是由StreamWriter.writeline来实现.一个加锁，一个不加锁。将加锁的那个命名为safewritelog,另一个命名为unsafeWritelog.然后利用两个循环。不停的分别创建个线程，去写日志。测试看哪个会出现写异常。代码如下：

 

namespace ThreadWriteLog { class Program { private static object ob = "哟内容！！"; static void Main(string[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread wrtieThread = new Thread(SafyWriteLog); wrtieThread.Name = "线程--" + i; string content = "这是" + wrtieThread.Name + "的内容Y"; wrtieThread.Start(content); } for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread wrtieThread = new Thread(UnSafyWriteLog); wrtieThread.Name = "线程¨¬--" + i; string content = "这是" + wrtieThread.Name + "的内容Y"; wrtieThread.Start(content); } Console.WriteLine("结束"); Console.Read(); } public static void SafyWriteLog(object content) { string path = @"C:\SafeLog.txt"; lock (ob) { StreamWriter sw = File.AppendText(path); sw.WriteLine(content.ToString()); sw.Close(); } } public static void UnSafyWriteLog(object content) { string path = @"C:\UnSafeLog.txt"; StreamWriter sw = File.AppendText(path); sw.WriteLine(content.ToString()); sw.Close(); } } }

 

运行后，第一个for循环顺利结束，文件中显示 0-9进程没有问题。

这是线程--0的内容

这是线程--1的内容

这是线程--2的内容

这是线程--5的内容

这是线程--3的内容

这是线程--4的内容

这是线程--6的内容

这是线程--7的内容

这是线程--8的内容

这是线程--9的内容

也符合线程的概念，随着系统的随机调度而运行。

 

而第二个for循环没有正常完成，抛出异常

 

 

未处理的异常: 未处理的异常: 未处理的异常: 未处理的异常: 未处理的异常: 未处理的异 常: System.IO.IOException: 文件“C:\UnSafeLog.txt”正由另一进程使用，因此 该进程无法访问该文件。 在 System.IO.__Error.WinIOError(Int32 errorCode, StringmaybeFullPath) 在 System.IO.FileStream.Init(String path, FileMode mode,FileAccess access, I nt32rights, Boolean useRights, FileShare share, Int32 bufferSize, FileOptions o ptions,SECURITY_ATTRIBUTES secAttrs, String msgPath, Boolean bFromProxy) 在 System.IO.FileStream..ctor(String path, FileMode mode,FileAccess access, FileShareshare, Int32 bufferSize, FileOptions options) 在 System.IO.StreamWriter.CreateFile(String path, Booleanappend) 在 System.IO.StreamWriter..ctor(String path, Booleanappend, Encoding encodin g, Int32bufferSize) 在 System.IO.StreamWriter..ctor(String path, Booleanappend) 在 System.IO.File.AppendText(Stringpath) 在 caTestProj.Program.UnSafyWriteLog(Object content) 位置 F:\ASP.NET\MyCode\c aTestProj\caTestProj\Program.cs:行号 51 在 System.Threading.ThreadHelper.ThreadStart_Context(Objectstate) 在 System.Threading.ExecutionContext.Run(ExecutionContextexecutionContext, C ontextCallbackcallback, Object state) 在 System.Threading.ThreadHelper.ThreadStart(Objectobj)System.IO.IOException : 文件“C:\UnSafeLog.txt”正由另一进程使用，因此该进程无法访问该文件。 在 System.IO.__Error.WinIOError(Int32 errorCode, StringmaybeFullPath)

 

正常分析理解，

StreamWriter.WriteLine方法本身没有线程同步方法，多线程写日志时（注意这里，我们不同的线程使用的是不同的StreamWriter），多个线程同时访问文件，出现异常。

但是 确实是WriteLine出错了么？

从堆栈跟踪来看，错误出现在Thread线程回调UnSafyWriteLog方法出现错误，即执行AppendText时出错。

在到里边看，构造StreamWriter对象出错-à FileStream对象构造出错-- 调用FileStream.Init出错，最后到了win32函数winIoError.也就是构造FileStream对象时出错。我们很明白肯定一个共享写的问题了。

那么，可以断定，问题在于，调用File.APpendTest时，会构造StreamWriter，而这个StreamWriter是独占式的。

由于该文件已被另一个线程访问，所以StreamWriter构造出现异常，

而并不是在StreamWriter.WriteLine上出的错误。

对于SafeWritelog，我们对Streamwriter的构造以及write都加了锁，也就是说，每次构造streamWriter的时候，还是Writeline的时候，我们都保证了有唯一的对象对磁盘文件（或者缓存）进行操作。

 

那如果我用同一个StreamWriter呢？也就是说，Writeline本身是不是多线程安全的？

现在我们使用同一个Streamwriter，测试writeline的线程安全特性。

也就是说，如果同时有两个线程同时调用Wtriteline方法，出现异常，则说明非线程安全可没有异常，说明线程安全。

代码如下

 

class Program { static object ob=new object(); static string path = @"C:\UnSafeLog.txt"; private static StreamWriter sw2; static void Main(string[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread wrtieThread = new Thread(SafyWriteLog); wrtieThread.Name = "线程--" + i; string content = "这是" + wrtieThread.Name + "的内容"; wrtieThread.Start(content); } sw2 = File.AppendText(path); for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread wrtieThread = new Thread(UnSafyWriteLog); wrtieThread.Name = "线程--" + i; string content = "这是" + wrtieThread.Name + "的内容Y"; wrtieThread.Start(content); } sw2.Close(); Console.WriteLine("结束"); Console.Read(); } public static void SafyWriteLog(object content) { string path = @"C:\SafeLog.txt"; lock (ob) { StreamWriter sw = File.AppendText(path); sw.WriteLine(content.ToString()); sw.Close(); } } public static void UnSafyWriteLog(object content) { sw2.WriteLine(content.ToString()); } }

 

运行后，貌似没出现什么问题。两个for循环都正常执行完毕了。

而且日志文件中的记录也是按顺序来的，没有出现日志文字错乱现象。

这是线程--0的内容

这是线程--1的内容

这是线程--2的内容

这是线程--3的内容

这是线程--4的内容

这是线程--5的内容

这是线程--6的内容

这是线程--7的内容

这是线程--8的内容

这是线程--9的内容

但真的是这样的么？构造是非线程安全的，而writeline是线程安全的？？不可能的。

仔细考虑，只有在某一个线程阻塞在WriteLine的时候，另一个线程也访问该方法的时候，才会出现多线程写的情况。

那么，ok，我们加大一次文字的写入量，使其阻塞在WriteLine这里。

现在，我们构造更加简单的场景，创建两个线程，一次写入大量日志，使用同一个StreamWriter对象。如果writeline方法是非线程安全的，那么肯定会出现异常。

代码如下：

class Program { public static StreamWriter sw = new StreamWriter("C:\\threadlog.txt", true); private static string path = @"C:\Users\cjt.IT\Desktop\20110807\S20110807031902.info";//大文件内容10M级 private Thread t1; private Thread t2; static void Main(string[] args) { Program p=new Program(); p.Test(); } public void Test() { StreamReader sr = new StreamReader(path); string content = sr.ReadToEnd(); BeginWrite1(content); BeginWrite2(content); sr.Close(); //t1.Join(); //sw.Close(); } private void BeginWrite1(string content) { t1 = new Thread(WriteLog); t1.Start("---------线程1Begin--------" + Environment.NewLine + content + "---------线程1 End--------" + Environment.NewLine); } private void BeginWrite2(string content) { t2 = new Thread(WriteLog); t2.Start("---------线程2Begin--------" + Environment.NewLine + content + "---------线程2End--------" + Environment.NewLine); } private void WriteLog(object content) { sw.WriteLine(content.ToString());//内容过多线程会阻塞在该处 sw.Flush();//这a样能够保证缓o冲区内的数据全部写磁盘¨¬ } }

运行之后，立即出现异常。

未处理的异常: System.IndexOutOfRangeException: 在复制内存时检测到可能的 I/O 争 用条件。默认情况下，I/O 包不是线程安全的。在多线程应用程序中，必须以线程安全方式 (如 TextReader 或 TextWriter 的 Synchronized 方法返回的线程安全包装)访问流。这也 适用于 StreamWriter 和 StreamReader 这样的类。 在 System.Buffer.InternalBlockCopy(Array src, Int32 srcOffset, Array dst, Int 32 dstOffset, Int32 count) 在 System.IO.StreamWriter.Write(Char[] buffer, Int32 index, Int32 count) 在 System.IO.TextWriter.WriteLine(String value) 在 caTestProj.Program.WriteLog(Object content) 位置 F:\ASP.NET\MyCode\caTestP roj\caTestProj\Program.cs:行号 51 在 System.Threading.ThreadHelper.ThreadStart_Context(Object state) 在 System.Threading.ExecutionContext.Run(ExecutionContext executionContext, C ontextCallback callback, Object state) 在 System.Threading.ThreadHelper.ThreadStart(Object obj) 请按任意键继续. . .

从堆栈跟踪来看：

在调用TextWriter.WriteLine（Streamwriter继承于此）时出错，系统要进行内存拷贝，出现I/O争用。也就是说，线程不安全本质是由（至少该例子中是由I/o争用导致的）。两者都要将自己的内容拷贝到磁盘上，显然要出错。writeline方法缺少同步机制，抛出异常。

这里是日志内容一部分

 

可以看出来中间有个线程2begin，可以肯定，在这里，线程1暂时阻塞，然后线程2开始写，也就是说从这里开始，日志文件就开始混乱了，因为1已经阻塞了，这里没有出现异常。

日志文件结束

 

 

中间并没有出现线程2end的标记，说明，线程2中间也阻塞了。这是启动了线程1，造成中间这个界限丢失了。也有可能从线程2begin这一段，线程1和线程2就是混着写的。直到他们两个突然决定同时写，系统出现I/O争用错误，抛出异常。

 

如果我对其加锁呢？

显然我们如果控制了同时writelien的只有一个线程。那么写日志就不会有问题。如果一个阻塞在writeline处，那么另一个就会阻塞在lock外。等待阻塞线程释放锁后，进入该代码段。那么可以断定，日志文件也是有逻辑的。

代码如下

 

class Program { public static StreamWriter sw = new StreamWriter("C:\\threadlog.txt", true); private static string path = @"C:\Users\cjt.IT\Desktop\S20110908002112.info";//大䨮文?件t内¨²容¨Y10M级? private Thread t1; private Thread t2; static void Main(string[] args) { Program p=new Program(); p.Test(); } public void Test() { StreamReader sr = new StreamReader(path); string content = sr.ReadToEnd(); BeginWrite1(content); BeginWrite2(content); sr.Close(); //t1.Join(); //sw.Close(); } private void BeginWrite1(string content) { t1 = new Thread(WriteLog); t1.Start("---------线?程¨¬1Begin--------" + Environment.NewLine + content + "---------线?程¨¬1 End--------" + Environment.NewLine); } private void BeginWrite2(string content) { t2 = new Thread(WriteLog); t2.Start("---------线?程¨¬2Begin--------" + Environment.NewLine + content + "---------线?程¨¬2End--------" + Environment.NewLine); } private void WriteLog(object content) { lock (path)//如果不加同步 由于 writeLine会发生阻塞.所´以当À另外一个?线?程¨¬也°2到Ì?WriteLine处ä|的Ì?时º¡À候¨°，ê?会¨¢发¤¡é生¦¨² 同ª?时º¡À写¡ä 异°¨¬常¡ê { sw.WriteLine(content.ToString());//内¨²容¨Y过y多¨¤，ê?线?程¨¬会¨¢阻Á¨¨塞¨?在¨²该?处ä| sw.Flush();//这a样¨´能¨¹够?保À¡ê证¡è 缓o冲?区?内¨²的Ì?数ºy据Y全¨?部?写¡ä入¨?磁ä?盘¨¬ } } }

正常运行。查看日志结果

 

可以看到可以认为是两个线程顺序执行了。没有出现混乱的情况。

（你可能已经注意到，上边的代码有两个问题，1 sw没有关闭 2 由于线程是前台线程，main结束后，该线程并没有结束，也就是说，我们不能单从窗口显示”结束”,已到达main结尾来断定写日志完成，我们需要等待一段时间，认为写日志完成了，再去查看日志）

但是，加锁后，这样的线程还有意义么

线程的目的是使得程序并发进行。也就是说，如果我们要想使得写日志加快，可以采用多线程写日志。但是，按照上边的情况来写日志，根本没有起到线程的优势。因为我们在一个线程阻塞的时候，并没有办法启动另一个线程！！而是等到这个阻塞完毕后，再调用另一个，这样和顺序执行就没有任何差别了。我们要的是及时唤醒另一个写进程（我们知道，这样带来的后果就是使得日志开始错乱，分不清是第一个写的还是第二个写的，甚至没有正常的语法!）

我们该怎么办？

好吧，这一篇已经够长了，大家估计已经没有耐性读下去了。。。

但是还有很多问题没解决，还有很多不清楚的地方，不是么？OK，在下一篇文章中，我们将继续对C#中的线程做进一步探究。