线程Thread基础学习(1)

        学习过操作系统的人员对于线程一词并不陌生，或多或少或深或浅都有了解，但对于程序员来说，只有了解是不行的，在应聘工作的面试中或多或少总有面试官提到这些问题，此问题涉及领域并不宽，但作用着实不小，特别是在系统性能方面。在多核处理器盛行的今天，多线程成为面试官比较喜欢的话题。方式多为并发的理解，多线程的同步等等。

        为了能在工作有能有立足之地，程序员必须每天学习，不断学习新技术，新知识等等一切关于开发的新知识。每天不必学太多，只要有进步就行。为了不让自己的学习过手就忘，我把学习过程记录在这里，也是能把自己的学习经历，遇到的问题和大家分享讨论，有错误的地方还请大家指出，多多指教，目的是做到基础知识一步一个脚印，稳步前行。好了，不多说了，步入正题。

以下定义一个测试线程类：

using System;
using System.Threading;

namespace Demo.ProcessThread
{
    public class TestThread
    {
        //静态引用类型字段
        static object obj = new object();
        // 实例引用类似字段
        object obj2 = new object();
        //静态方法
        public static void TestNoLock1()
        {
                for (int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    Console.WriteLine(string.Format("TestNoLock1:{0}", i));
                }
        }
        public static void TestNoLock2()
        {
                for (int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    Console.WriteLine(string.Format("TestNoLock2:{0}", i));
                }
        }
    }
}

 

在这里分情况讨论：

      1.没有使用lock关键字情况，线程之间没有同步信息。

namespace Demo.ProcessThread
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ThreadStart ts1 = new ThreadStart(TestThread.TestNoLock1);
            Thread t1 = new Thread(ts1);
            ThreadStart ts2 = new ThreadStart(TestThread.TestNoLock2);
            Thread t2 = new Thread(ts2);
            t1.Start();
            t2.Start();
        }
    }
}

 第一次执行结果：

TestNoLock2:0
TestNoLock2:1
TestNoLock2:2
TestNoLock2:3
TestNoLock2:4
TestNoLock1:0
TestNoLock1:1
TestNoLock1:2
TestNoLock1:3
TestNoLock1:4
TestNoLock1:5
TestNoLock1:6
TestNoLock1:7
TestNoLock1:8
TestNoLock1:9
TestNoLock2:5
TestNoLock2:6
TestNoLock2:7
TestNoLock2:8
TestNoLock2:9
请按任意键继续. . .   

第二次执行结果：

TestNoLock2:0
TestNoLock2:1
TestNoLock2:2
TestNoLock2:3
TestNoLock2:4
TestNoLock2:5
TestNoLock2:6
TestNoLock2:7
TestNoLock2:8
TestNoLock1:0
TestNoLock1:1
TestNoLock1:2
TestNoLock1:3
TestNoLock1:4
TestNoLock1:5
TestNoLock1:6
TestNoLock1:7
TestNoLock1:8
TestNoLock1:9
TestNoLock2:9
请按任意键继续. . .

       两次结果完全不同，也没有规律可循，这就是线程的并发。多个线程之间如果不做任何处理，它们的执行时互不干扰的，所以结果每次输出都不同。这一步没有错，但是如果是多个线程共享同一个变量或存储空间，大家想想如果线程之间不做控制会出现什么情况？改造一下TestNoLock1和TestNoLock2方法，看结果：

        //静态字段
      public static int count = 0;
        public static void TestNoLock1()
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                count++;
                Console.WriteLine(TestThread.count);
            }
        }
        public static void TestNoLock2()
        {
            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                count--;
                Console.WriteLine(TestThread.count);
            }
        }

测试：

ThreadStart ts1 = new ThreadStart(TestThread.TestNoLock1);
            Thread t1 = new Thread(ts1);
            ThreadStart ts2 = new ThreadStart(TestThread.TestNoLock2);
            Thread t2 = new Thread(ts2);
            t1.Start();
            t2.Start();

执行结果：

1
1
2
3
0
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
4
-4
-3
-2
-1
0
请按任意键继续. . .

       这肯定不是你想要的结果，并且每次执行结果还不相同。为了得到正确的结果，必须控制并发的执行，这时候lock关键字就要粉墨登场了（方法很多，这里只讨论lock，后续的会陆续介绍其他方法），好了，看代码，继续改造TestNoLock1和TestNoLock2方法：

 //静态引用类型字段
       static object obj = new object();
        public static void TestNoLock1()
        {
            lock (obj)
            {
                for (int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    count++;
                    Console.WriteLine(TestThread.count);
                }
            }
        }
        public static void TestNoLock2()
        {
            lock (obj)
            {
                for (int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    count--;
                    Console.WriteLine(TestThread.count);
                }
            }
        }

再看执行结果：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
请按任意键继续. . .

       怎么样，是想要的结果吧，这就是lock的作用，lock可以同步多线程之间共享信息，当lock锁定一个对象时，其他进程在进行lock操作，就是发生线程阻塞，知道lock对象被释放，才会继续执行。

接下来再看lock锁定的对象的特征：

     1.假如把obj的类型换成值类型（int，datetime）等，会发现有语法错误提示，“xx不是lock语句要求引用类型”，

     归纳：lock对象必须是引用类型，因为引用类型和值类型传值过程不同，引用类型传递地址，值类型传递副本，故不能作为Lock对象。

     2.在TestThread类中在定义两个实例方法，代码如下：

        //静态引用类型字段
        static object obj = new object();        
        // 实例方法
        public  void Test1()
        {
            // lock 必须锁定引用类型参数
            lock (obj)
            {
                for (int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    Console.WriteLine(string.Format("Test1:{0}", i));
                }
            }
        }
        public void Test2()
        {
            // lock 必须锁定引用类型参数
            lock (obj)
            {
                for (int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    Console.WriteLine(string.Format("Test2:{0}", i));
                }
            }
        }

测试代码：

ThreadStart tStart = new ThreadStart(new TestThread().Test1);
            Thread thread1 = new Thread(tStart);

            ThreadStart tStart2 = new ThreadStart(new TestThread().Test2);
            Thread thread2 = new Thread(tStart2);
            thread1.Start();
          thread2.Start();

测试结果：多次执行结果相同，也是正确的执行结果：
Test1:0
Test1:1
Test1:2
Test1:3
Test1:4
Test1:5
Test1:6
Test1:7
Test1:8
Test1:9
Test2:0
Test2:1
Test2:2
Test2:3
Test2:4
Test2:5
Test2:6
Test2:7
Test2:8
Test2:9
请按任意键继续. . .

接着改造lock锁定对象为实例字段，把static关键字取消，代码如下：

//静态引用类型字段
         object obj = new object();

再看执行结果：

Test2:0
Test2:1
Test2:2
Test2:3
Test2:4
Test2:5
Test2:6
Test1:0
Test1:1
Test1:2
Test1:3
Test1:4
Test1:5
Test1:6
Test1:7
Test1:8
Test1:9
Test2:7
Test2:8
Test2:9
请按任意键继续. . .

顺序全乱了，并且每次执行的结果无法预期的。那么如何才能得到正确的结果呢？继续往下看，把测试代码改为：

            TestThread testThread = new TestThread();
            ThreadStart tStart = new ThreadStart(testThread.Test1);
            Thread thread1 = new Thread(tStart);

            ThreadStart tStart2 = new ThreadStart(testThread.Test2);
            Thread thread2 = new Thread(tStart2);
            thread1.Start();
            //thread1.Join();  // 可以确保thread1线程全部执行完毕，否则无限期阻塞
            thread2.Start();

看看结果是不是有顺序了，归纳：不同的进程lock的对象不许是指同一个对象，否则不起作用。

好了，这篇文章就先写到这里。