5天不再惧怕多线程——第二天 锁机制
5天不再惧怕多线程——第二天 锁机制
当多个线程在并发的时候，难免会碰到相互冲突的事情，比如最经典的ATM机的问题，并发不可怕，可怕的是我们没有能力控制。
线程以我的理解可以分为三种
① 锁。
② 互斥。
③ 信号。
好，这一篇主要整理“锁”，C#提供了2种手工控制的锁
一: Monitor类
这个算是实现锁机制的纯正类，在锁定的临界区中只允许让一个线程访问，其他线程排队等待。主要整理为2组方法。
1：Monitor.Enter和Monitor.Exit
微软很照护我们，给了我们语法糖Lock,对的，语言糖确实减少了我们不必要的劳动并且让代码更可观，但是如果我们要精细的
控制，则必须使用原生类，这里要注意一个问题就是“锁住什么”的问题，一般情况下我们锁住的都是静态对象，我们知道静态对象
属于类级别，当有很多线程共同访问的时候，那个静态对象对多个线程来说是一个，不像实例字段会被认为是多个。
不加锁的情况：
1 class Program
2 {
3 static void Main(string[] args)
4 {
5 for (int i = 0; i < 10; i++)
6 {
7 Thread t = new Thread(Run);
8
9 t.Start();
10 }
11 }
12
13 //资源
14 static object obj = new object();
15
16 static int count = 0;
17
18 static void Run()
19 {
20 Thread.Sleep(10);
21
22 Console.WriteLine("当前数字：{0}", ++count);
23 }
24 }
加锁的情况：
1 class Program
2 {
3 static void Main(string[] args)
4 {
5 for (int i = 0; i < 10; i++)
6 {
7 Thread t = new Thread(Run);
8
9 t.Start();
10 }
11 }
12
13 //资源
14 static object obj = new object();
15
16 static int count = 0;
17
18 static void Run()
19 {
20 Thread.Sleep(10);
21
22 //进入临界区
23 Monitor.Enter(obj);
24
25 Console.WriteLine("当前数字：{0}", ++count);
26
27 //退出临界区
28 Monitor.Exit(obj);
29 }
30 }
2：Monitor.Wait和Monitor.Pulse
首先这两个方法是成对出现，通常使用在Enter，Exit之间。
Wait： 暂时的释放资源锁，然后该线程进入”等待队列“中，那么自然别的线程就能获取到资源锁。
Pulse: 唤醒“等待队列”中的线程，那么当时被Wait的线程就重新获取到了锁。
这里我们是否注意到了两点：
① 可能A线程进入到临界区后，需要B线程做一些初始化操作，然后A线程继续干剩下的事情。
② 用上面的两个方法，我们可以实现线程间的彼此通信。
下面举个例子来模拟两个人的对话。
1 using System;
2 using System.Collections.Generic;
3 using System.Text;
4 using System.Threading;
5
6 namespace Test
7 {
8 public class Program
9 {
10 public static void Main(string[] args)
11 {
12 LockObj obj = new LockObj();
13
14 //注意，这里使用的是同一个资源对象obj
15 Jack jack = new Jack(obj);
16 John john = new John(obj);
17
18 Thread t1 = new Thread(new ThreadStart(jack.Run));
19 Thread t2 = new Thread(new ThreadStart(john.Run));
20
21 t1.Start();
22 t1.Name = "Jack";
23
24 t2.Start();
25 t2.Name = "John";
26
27 Console.ReadLine();
28 }
29 }
30
31 //锁定对象
32 public class LockObj { }
33
34 public class Jack
35 {
36 private LockObj obj;
37
38 public Jack(LockObj obj)
39 {
40 this.obj = obj;
41 }
42
43 public void Run()
44 {
45 Monitor.Enter(this.obj);
46
47 Console.WriteLine("{0}:我已进入茅厕。", Thread.CurrentThread.Name);
48
49 Console.WriteLine("{0}：擦，太臭了，我还是撤！", Thread.CurrentThread.Name);
50
51 //暂时的释放锁资源
52 Monitor.Wait(this.obj);
53
54 Console.WriteLine("{0}：兄弟说的对，我还是进去吧。", Thread.CurrentThread.Name);
55
56 //唤醒等待队列中的线程
57 Monitor.Pulse(this.obj);
58
59 Console.WriteLine("{0}：拉完了，真舒服。", Thread.CurrentThread.Name);
60
61 Monitor.Exit(this.obj);
62 }
63 }
64
65 public class John
66 {
67 private LockObj obj;
68
69 public John(LockObj obj)
70 {
71 this.obj = obj;
72 }
73
74 public void Run()
75 {
76 Monitor.Enter(this.obj);
77
78 Console.WriteLine("{0}:直奔茅厕，兄弟，你还是进来吧，小心憋坏了！",
79 Thread.CurrentThread.Name);
80
81 //唤醒等待队列中的线程
82 Monitor.Pulse(this.obj);
83
84 Console.WriteLine("{0}:哗啦啦....", Thread.CurrentThread.Name);
85
86 //暂时的释放锁资源
87 Monitor.Wait(this.obj);
88
89 Console.WriteLine("{0}：拉完了,真舒服。", Thread.CurrentThread.Name);
90
91 Monitor.Exit(this.obj);
92 }
93 }
94 }
二：ReaderWriterLock类
先前也知道，Monitor实现的是在读写两种情况的临界区中只可以让一个线程访问，那么如果业务中存在”读取密集型“操作，就
好比数据库一样，读取的操作永远比写入的操作多。针对这种情况，我们使用Monitor的话很吃亏，不过没关系，ReadWriterLock
就很牛X，因为实现了”写入串行“，”读取并行“。
ReaderWriteLock中主要用3组方法：
<1> AcquireWriterLock: 获取写入锁。
ReleaseWriterLock：释放写入锁。
<2> AcquireReaderLock: 获取读锁。
ReleaseReaderLock：释放读锁。
<3> UpgradeToWriterLock:将读锁转为写锁。
DowngradeFromWriterLock：将写锁还原为读锁。
下面就实现一个写操作，三个读操作，要知道这三个读操作是并发的。
1 namespace Test
2 {
3 class Program
4 {
5 static List<int> list = new List<int>();
6
7 static ReaderWriterLock rw = new System.Threading.ReaderWriterLock();
8
9 static void Main(string[] args)
10 {
11 Thread t1 = new Thread(AutoAddFunc);
12
13 Thread t2 = new Thread(AutoReadFunc);
14
15 t1.Start();
16
17 t2.Start();
18
19 Console.Read();
20 }
21
22 /// <summary>
23 /// 模拟3s插入一次
24 /// </summary>
25 /// <param name="num"></param>
26 public static void AutoAddFunc()
27 {
28 //3000ms插入一次
29 Timer timer1 = new Timer(new TimerCallback(Add), null, 0, 3000);
30 }
31
32 public static void AutoReadFunc()
33 {
34 //1000ms自动读取一次
35 Timer timer1 = new Timer(new TimerCallback(Read), null, 0, 1000);
36 Timer timer2 = new Timer(new TimerCallback(Read), null, 0, 1000);
37 Timer timer3 = new Timer(new TimerCallback(Read), null, 0, 1000);
38 }
39
40 public static void Add(object obj)
41 {
42 var num = new Random().Next(0, 1000);
43
44 //写锁
45 rw.AcquireWriterLock(TimeSpan.FromSeconds(30));
46
47 list.Add(num);
48
49 Console.WriteLine("我是线程{0}，我插入的数据是{1}。", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, num);
50
51 //释放锁
52 rw.ReleaseWriterLock();
53 }
54
55 public static void Read(object obj)
56 {
57 //读锁
58 rw.AcquireReaderLock(TimeSpan.FromSeconds(30));
59
60 Console.WriteLine("我是线程{0},我读取的集合为:{1}",
61 Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, string.Join(",", list));
62 //释放锁
63 rw.ReleaseReaderLock();
64 }
65 }
66 }
