C# 多线程学习（五）线程同步和冲突解决
from:https://blog.csdn.net/codedoctor/article/details/74358257
首先先说一个线程不同步的例子吧，以下为售票员的模拟售票，多个售票员出售100张门票，代码如下：
using System;
using System.Text;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
namespace threadTest
{
class Program
{
class ThreadLock
{
private Thread thread_1;
private Thread thread_2;
private List<int> tickets;
private object objLock = new object();//对象锁的对象
public ThreadLock()
{
thread_1 = new Thread(Run);
thread_1.Name = "Sailer_1";
thread_2 = new Thread(Run);
thread_2.Name = "Sailer_2";
}
public void Start()
{
tickets = new List<int>(100);
for(int i = 1; i <= 100; i++)
{
tickets.Add(i);
}
thread_1.Start();
thread_2.Start();
}
public void Run()
{
while (tickets.Count > 0)
{
int get = tickets[0];
Console.WriteLine("{0} sail a ticket ,ticket number :{1} ",
Thread.CurrentThread.Name, get.ToString());
tickets.RemoveAt(0);
Thread.Sleep(1);
}
}
}
static void Main()
{
ThreadLock TK = new ThreadLock();
TK.Start();
Console.ReadKey();
}
}
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以上为一个模拟售票系统，两个线程对一个票箱进行操作，每次都取出最上层的票，然后输出，运行之后查看结果会发现在在同一张票上，两个线程都可能同时卖出，如下：
出现以上的情况的原因就是在多线程的的情况之下，线程的执行顺序是不可控的，就可能会出现以上的情况，具体原因可能如下：
请看代码：
int get = tickets[0];
Console.WriteLine("{0} sail a ticket ,ticket number :{1} ",
Thread.CurrentThread.Name, get.ToString());
tickets.RemoveAt(0);- 1
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比如，线程A在刚从tickets中确定要取最底下的一张票之后还未将这张票输出并删除，这时候线程A被分配的CPU时间就用光了。
然后轮到另一个线程B执行，线程B的时间充足，也同样确认了线程A刚才确定的那张票，然后取出了那张票，取出然后输出并删除掉那张票，然后将CPU控制权交到了线程A上。
又轮到了线程A执行，线程A由于刚才已经确定了选定的票号，所以直接输出了那个票号，然后将最底下的票删除。所以可以看到取票有一段是跳跃着取得，如：1，3，5，7，…
线程同步
出现这种情况的原因就是多个线程都是对同一个资源进行操作所致，所以在多线程编程应尽可能避免这种情况，当然有些情况下确实避免不了这种情况，这就需要对其采用一些手段来确保不会出现这种情况，这就是所谓的线程的同步。
在C#中实现线程的同步有几种方法：lock、Mutex、Monitor、Semaphore、Interlocked和ReaderWriterLock等。同步策略也可以分为同步上下文、同步代码区、手动同步几种方式。
Lock同步
针对上面的代码，要保证不会出现混乱的情况，可以用lock关键字来实现，出现问题的部分就是在于判断剩余票数是否大于0，如果大于0则从当前总票数中减去最大的一张票，因此可以对这部分进行lock处理，代码如下：
public void Run()
{
while (tickets.Count > 0)
{
lock (objLock)
{
if (tickets.Count > 0)
{
int get = tickets[0];
Console.WriteLine("{0} sail a ticket ,ticket number :{1} ",
Thread.CurrentThread.Name, get.ToString());
tickets.RemoveAt(0);
Thread.Sleep(1);
}
}
}
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这样处理之后，这个售票系统就变得正常了，效果如下： 
总的来说，lock语句是一种有效的、不跨越多个方法的小代码块同步的做法，也就是使用lock语句只能在某个方法的部分代码之间，不能跨越方法。
Monitor类
针对以上的处理方法，我们用Monitor类来处理的话是如下代码：
public void Run()
{
while (tickets.Count > 0)
{
Monitor.Enter(objLock);
if (tickets.Count > 0)
{
int get = tickets[0];
Console.WriteLine("{0} sail a ticket ,ticket number :{1} ",
Thread.CurrentThread.Name, get.ToString());
tickets.RemoveAt(0);
Thread.Sleep(1);
}
}
Monitor.Exit(objLock);
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运行可以知道，这段代码和lock方法的结果是一样的，当然其实lock就是用Monitor类实现的，除了锁定代码区，我们还可用Monitor类的Wait（）和 pulse（）方法。
Wait()方法是临时释放当前活得的锁，并使当前对象处于阻塞状态
Pulse()方法是通知处于等待状态的对象可以准备就绪了，它一会就会释放锁。
下面我们来实现一个生产者和消费者模式，生产者线程负责生产数据，消费者线程将生产者生产出来的数据输出，代码如下：
using System;
using System.Text;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
namespace threadTest
{
class Program
{
public class Cell
{
int cellContents; // Cell对象里边的内容
bool readerFlag = false; // 状态标志，为true时可以读取，为false则正在写入
public int ReadFromCell()
{
lock (this) // Lock关键字保证了当前代码块在同一时间只允许一个线程进入执行
{
if (!readerFlag)//如果现在不可读取
{
try
{
//等待WriteToCell方法中调用Monitor.Pulse()方法将这个线程唤醒
Monitor.Wait(this);
}
catch (SynchronizationLockException e)
{
Console.WriteLine(e);
}
}
Console.WriteLine("Use: {0}", cellContents);
readerFlag = false;
//重置readerFlag标志，表示消费行为已经完成
Monitor.Pulse(this);
//通知WriteToCell()方法（该方法在另外一个线程中执行，等待中）
}
return cellContents;
}
public void WriteToCell(int n)
{
lock (this)
{
if (readerFlag)
{
try
{
Monitor.Wait(this);
}
catch (SynchronizationLockException e)
{
//当同步方法（指Monitor类除Enter之外的方法）在非同步的代码区被调用
Console.WriteLine(e);
}
}
cellContents = n;
Console.WriteLine("Produce: {0}", cellContents);
readerFlag = true;
Monitor.Pulse(this);
//通知另外一个线程中正在等待的ReadFromCell()方法
}
}
}
public class CellProd
{
Cell cell; // 被操作的Cell对象
int quantity = 1; // 生产者生产次数，初始化为1
public CellProd(Cell box, int request)
{
cell = box;
quantity = request;
}
public void ThreadRun()
{
for (int looper = 1; looper <= quantity; looper++)
cell.WriteToCell(looper); //生产者向操作对象写入信息
}
}
public class CellCons
{
Cell cell;
int quantity = 1;
public CellCons(Cell box, int request)
{
//构造函数
cell = box;
quantity = request;
}
public void ThreadRun()
{
int valReturned;
for (int looper = 1; looper <= quantity; looper++)
valReturned = cell.ReadFromCell();//消费者从操作对象中读取信息
}
}
public static void Main(String[] args)
{
int result = 0; //一个标志位，如果是0表示程序没有出错，如果是1表明有错误发生
Cell cell = new Cell();
//下面使用cell初始化CellProd和CellCons两个类，生产和消费次数均为20次
CellProd prod = new CellProd(cell, 20);
CellCons cons = new CellCons(cell, 20);
Thread producer = new Thread(new ThreadStart(prod.ThreadRun));
Thread consumer = new Thread(new ThreadStart(cons.ThreadRun));
//生产者线程和消费者线程都已经被创建，但是没有开始执行
try
{
producer.Start();
consumer.Start();
producer.Join();
consumer.Join();
Console.ReadLine();
}
catch (ThreadStateException e)
{
//当线程因为所处状态的原因而不能执行被请求的操作
Console.WriteLine(e);
result = 1;
}
}
}
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这个例程中，生产者线程和消费者线程是交替进行的，生产者写入一个数，消费者立即读取并输出。
同步是通过等待Monitor.Pulse()来完成的。
首先生产者生产了一个数据，而同一时刻消费者处于等待状态，直到收到生产者的“脉冲(Pulse)”通知它生产已经完成，此后消费者进入消费状态。循环往复，效果如下： 
差不多如此吧，上面的方法已经可以帮助我们解决多线程中可能出现的大部分问题，剩下的就不再介绍了，同步的处理也到此结束了。
