netcore 并发锁 多线程中使用SemaphoreSlim

SemaphoreSlim是一个用于同步和限制并发访问的类，和它类似的还有Semaphore，只是SemaphoreSlim更加的轻量、高效、好用。今天说说它，以及如何使用，在什么时候去使用，使用它将会带来什么优势。

代码的业务是：

在多线程下进行数据的统计工作，简单点的说就是累加数据。

1.首先我们建立一个程序

代码如下

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

using System; using System.Collections.Generic; using System.Diagnostics; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks;    namespace ConsoleApp2 {     class Program     {         static int a = 0;         static async Task Main(string[] args)         {             Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();             stopwatch.Start();             Task t1 = Task.Run(() =>             {                 A();             });                Task t2 = Task.Run(() =>             {                 B();             });             await Task.WhenAll(t1, t2);             stopwatch.Stop();             Console.WriteLine("总时间：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);             Console.WriteLine("总数：" + a);             Console.ReadLine();         }         private static void A()         {             for (int i = 0; i < 100_0000; i++)             {                 a++;             }         }            private static void B()         {             for (int i = 0; i < 100_0000; i++)             {                 a++;             }         }        } }

　　2.运行结果

 

 

此时需要多运行几次，会发现，偶尔出现运行的结果不一样，这就是今天的问题

3.分析结果

从结果看，明显错误了，正确答案是：200 0000，但是第二次的结果是131 6465。我们的业务就是开启2个线程，一个A方法，一个B方法，分别对a的数据进行累加计算。那么为什么造成这样的结果呢？

造成这样的原因就是多线程的问题。

解决方法一：

1.使用lock

?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

using System; using System.Collections.Generic; using System.Diagnostics; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks;    namespace ConsoleApp2 {     class Program     {         static int a = 0;         static object o = new object();         static async Task Main(string[] args)         {             Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();             stopwatch.Start();             Task t1 = Task.Run(() =>             {                 A();             });                Task t2 = Task.Run(() =>             {                 B();             });             await Task.WhenAll(t1, t2);             stopwatch.Stop();             Console.WriteLine("总时间：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);             Console.WriteLine("总数：" + a);             Console.ReadLine();         }         private static void A()         {             for (int i = 0; i < 100_0000; i++)             {                 lock (o)                 {                     a++;                 }             }         }            private static void B()         {             for (int i = 0; i < 100_0000; i++)             {                 lock (o)                 {                     a++;                 }             }         }        } }

2. lock的结果

　　

当我们增加lock后，不管运行几次，结果都是正确的。 

解决方法二：

1.使用SemaphoreSlim

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
 
namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {
        static int a = 0;
        static object o = new object();
        static SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(1);  //控制访问线程的数量
        static async Task Main(string[] args)
        {
            Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
            stopwatch.Start();
            Task t1 = Task.Run(() =>
            {
                A();
            });
 
            Task t2 = Task.Run(() =>
            {
                B();
            });
            await Task.WhenAll(t1, t2);
            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine("总时间：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);
            Console.WriteLine("总数：" + a);
            Console.ReadLine();
        }
        private static void A()
        {
            for (int i = 0; i < 100_0000; i++)
            {
                semaphore.Wait();
                //lock (o)
                //{
                a++;
                //}
                semaphore.Release();
            }
        }
 
        private static void B()
        {
            for (int i = 0; i < 100_0000; i++)
            {
                semaphore.Wait();
                //lock (o)
                //{
                a++;
                //}
                semaphore.Release();
            }
        }
 
    }
}

2.SemaphoreSlim的效果

 

当我们增加SemaphoreSlim后，不管运行几次，结果都是正确的。

4.我们对比方法一和方法二发现，他们的结果都是一样的，但是lock似乎比SemaphoreSlim更加的高效，是的，lock解决此业务的确比SemaphoreSlim高效。但是lock能干的事，SemaphoreSlim肯定能干，SemaphoreSlim能干的事，lock不一定能干。

5.SemaphoreSlim的使用

SemaphoreSlim使用的范围非常的广，可以限制访问资源的线程数，例如限制一个资源最多5个线程可以同时访问

using System.Threading;
 
class Program
{
    static SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(5); // 允许最多5个线程同时访问资源
 
    static void Main()
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            Task.Run(DoWork);
        }
        Console.ReadLine();
    }
 
    static async Task DoWork()
    {
        await semaphore.WaitAsync(); // 等待许可
        try
        {
            Console.WriteLine($"线程 {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 开始工作");
            await Task.Delay(1000); // 模拟耗时操作
            Console.WriteLine($"线程 {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} 结束工作");
        }
        finally
        {
            semaphore.Release(); // 释放许可
        }
    }
}

 

此时DoWork()这个方法，最多同时只有5个线程访问，当改成1个，就是按照顺序进行了，和lock的使用是一样的

6.总结

如果需要确保同一时间只有一个线程访问某资源（此案例指的就是变量a），那么可以使用Lock，也可以使用SemaphoreSlim；如果需要控制同时访问资源的线程数量，并且需要更复杂的信号量操作，那么可以使用SemaphoreSlim。总之，使用Lock还是SemaphoreSlim，都是根据具体业务而定。

拓展：

当我们在第1步，只需要增加一句话，不增加lock和SemaphoreSlim，依然可以使得计算的结果准确，那就是增加

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
 
namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {
        static int a = 0;
        static async Task Main(string[] args)
        {
            Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
            stopwatch.Start();
            Task t1 = Task.Run(() =>
            {
                A();
            });
 
            Task t2 = Task.Run(() =>
            {
                B();
            });
            await Task.WhenAll(t1, t2);
            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine("总时间：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);
            Console.WriteLine("总数：" + a);
            Console.ReadLine();
        }
        private static void A()
        {
            for (int i = 0; i < 10_0000; i++)
            {
                a++;
                Console.WriteLine(a);
            }
        }
 
        private static void B()
        {
            for (int i = 0; i < 10_0000; i++)
            {
                a++;
                Console.WriteLine(a);
            }
        }
 
    }
}

效果