多进程、多线程、同步写
Windows编程中不建议创建进程（进程创建的开销不容忽视），若需要大量创建进程，最好切换到Linux系统；
Windows偏向多线程，大量面对资源争抢与同步的问题。
在面向多核的服务器端编程中，需要习惯多进程而非多线程。（在CPU多核情况下，多线程在性能上不如多进程）；Linux偏向进程间通信的方法。
进程与线程比较
| 比较 | 进程 | 线程 |
|---|---|---|
| 定义 | 调度：进程是资源的分配和调度的独立单元，拥有完整的虚拟地址空间； 并发性：进程之间可以并发执行，安全性高； 系统开销：在创建或撤消进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销大； |
调度：线程是CPU调度的基本单元，不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源； 并发性：同一个进程的多个线程之间也可并发执行，维护成本高； 系统开销：创建或撤消线程时的开销小； |
| 通信定义 | 进程通信一般指不同进程间的线程进行通讯。 | 线程通信一般指同一进程内的线程进行通讯。 |
| 通信方式 | IPC（Inter Process Communication）协程 管道(Pipe) 多用于父子关系的进程；无名管道用来在操作系统进程间进行较大数据量通信；有名管道用来使服务器通过网络与多个用户交互； 信号（Signal）； 消息队列 用来在客户端修改了共享内存后通知服务器读取； 共享内存 用来传递数据； 信号量（Semaphore） 用于生产者/消费者，对性能要求比较高，避免在内核模式和用户模式下频繁相互切换线程； 套接字（Socket）； |
全局变量、自定义消息响应等。 |
| 同步机制 | Mutex（互斥）、Semaphore等可以跨进程使用。 | 临界区、互斥、信号量、事件等。 |
| 同步方法 | 阻塞：Sleep（使调用线程阻塞）、Join、EndInvoke（使另外一个线程阻塞）； 加锁： Mutex,Semaphore,Event，互斥锁、信号量和句柄，可以在不同的进程间实现线程同步；由于都需要进入内核模式，所以最慢。 |
优先使用线程安全的类型(System.Collections.Concurrent)，比如：ConcurrentDictionary。 Interlocked，为多线程共享的基础类型（int、double等）变量提供线程安全的原子操作；速度最快。lock（object），允许同一时间只有一个线程执行；常规应用。Monitors，lock的内部实现；ReaderWriterLockSlim，允许同一时间有多个线程可以执行读操作，或者只有一个有排它锁的线程执行写操作。速度慢于lock，常用于线程安全的缓存场景。 |
private static readonly object obj = new object();
同步线程访问共享资源时，提供一个专用对象加锁，且专锁专用。为避免死锁或锁争用，锁对象避免使用
this(会滥用),Type instance(实例可能由typeof或反射获得),string(字符串会被截留)，保留锁的时间也要尽可能短。
同步方法
- 互斥/加锁，目的是保证临界区代码操作的“原子性”；
- 信号量操作，目的是保证多个线程按照一定顺序执行。
进程之间的同步方式比线程间的同步方式选择小。能用多进程（考虑程序稳定性）方便的解决问题就不要使用多线程。需要频繁创建销毁的（Web服务器）、需要进行大量计算的（图像处理、算法处理）、强相关的处理、多核分布的场景等优先使用线程。
同步机制
同步机制四原则：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待。进程之间的同步方式比线程间的同步方式选择小。能用多进程（考虑程序稳定性）方便的解决问题就不要使用多线程。需要频繁创建销毁的（Web服务器）、需要进行大量计算的（图像处理、算法处理）、强相关的处理、多核分布的场景等优先使用线程。
Interlocked
在线程里访问共享资源。
static int usingResource = 0;
static void UseResource()
{
// 资源未占用，当前线程可用，加锁
if (0 == Interlocked.Exchange(ref usingResource, 1))
{
Console.WriteLine("{0} acquired the lock", Thread.CurrentThread.Name);
// TODO
Thread.Sleep(500);
Console.WriteLine("{0} exiting lock", Thread.CurrentThread.Name);
// 释放锁
Interlocked.Exchange(ref usingResource, 0);
}
else // 资源被占用，等待解锁，可下次尝试再调用
{
Console.WriteLine(" {0} was denied the lock", Thread.CurrentThread.Name);
}
}
Monitors
Monitor.Enter(usingResource);
// TODO
Monitor.Exit(usingResource);
ReaderWriterLockSlim
在需要对资源读写的线程安全中，如果这个资源的读取频率高，写入频率相对比较低，则可以使用此种锁机制来进一步提升性能，这种情况在一些需要线程安全的缓存场景特别常见。
private ReaderWriterLockSlim _lockSlim = new ReaderWriterLockSlim();
private void Read()
{
_lockSlim.EnterReadLock();
try
{
//具体实现
}
finally
{
_lockSlim.ExitReadLock();
}
}
private void Write(string value)
{
_lockSlim.EnterWriteLock();
try
{
//具体实现
}
finally
{
_lockSlim.ExitWriteLock();
}
}
Mutex
进程间同步。
private static Mutex _mut = new Mutex();
......
_mut.WaitOne();
// TODO
_mut.ReleaseMutex();
SemaphoreSlim
SemaphoreSlim是Semaphore的轻量型替代，只可在单个应用中使用。
Semaphore适合进程间同步。
private static SemaphoreSlim _semaphore = new SemaphoreSlim(0, 3);
......
_semaphore.Wait();
try
{
// TODO
}
finally {
var semaphoreCount = _semaphore.Release();
}
Event
AutoResetEvent
ManualResetEvent
生产者/消费者
复杂多线程环境下同步写测试
static int _RunCnt = 1000;
static int _SumCount = 0;
static int _WriteCount = 0;
static int _FailedCount = 0;
static void Main(string[] args)
{
int m, n;
ThreadPool.GetMinThreads(out m, out n);
Console.WriteLine("WorkerThreads-Min:{0} CompletionPortThreads-Min:{1}", m, n);
ThreadPool.GetMaxThreads(out m, out n);
Console.WriteLine("WorkerThreads-Max:{0} CompletionPortThreads-Max:{1}", m, n);
// 往线程池里添加一个任务，迭代写入N个任务
_SumCount += _RunCnt;
ThreadPool.QueueUserWorkItem(obj =>
{
Parallel.For(0, _RunCnt, e =>
{
WriteInfo();
});
});
// 在新的线程里，添加N个任务
_SumCount += _RunCnt;
Task.Run(() =>
{
Parallel.For(0, _RunCnt, e =>
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem(obj =>
{
WriteInfo();
});
});
});
// 添加N个任务到线程池
_SumCount += _RunCnt;
Parallel.For(0, _RunCnt, e =>
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem(obj =>
{
WriteInfo();
});
});
// 在当前线程里，迭代写入N个任务
_SumCount += _RunCnt;
Parallel.For(0, _RunCnt, e =>
{
WriteInfo();
});
while (true)
{
Console.WriteLine("Sum Count:{0}.\t\tWrited Count:{1}.\tFailed Count:{2}.", _SumCount, _WriteCount, _FailedCount);
Console.ReadKey();
}
}
private static void WriteInfo()
{
try
{
// Do Sth
_WriteCount++;
}
catch (Exception ex)
{
string str = ex.Message;
_FailedCount++;
}
finally
{
// Release
}
}
