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[.NET源码] 多线程编程学习笔记——线程同步(三)

发表于 5 天前
太阳http代理AD
接上文 多线程编程学习笔记——线程同步(一) 接上文 多线程编程学习笔记——线程同步(二)

七、使用Barrier类

Barrier类用于组织多个线程及时在某个时刻会面,其提供一个回调函数,每次线程调用了SignalAndWait方法后该回调函数就会被执行。

1.代码如下:

  1. using System;
  2. using System.Collections.Generic;
  3. using System.Linq;
  4. using System.Text;
  5. using System.Threading; //引入线程
  6. using System.Diagnostics;
  7. namespace ThreadSynchronousDemo
  8. {
  9. class Program
  10. {
  11. static Barrier barr = new Barrier(2,b=>Console.WriteLine(" 第 {0} 阶段结束",b.CurrentPhaseNumber+1));
  12. static void Main(string[] args)
  13. {
  14. Console.WriteLine("开始,Barrier 同步");
  15. var t = new Thread((() => working("线程 1 ", "第 1 个工作线程任务", 3)));
  16. var t2 = new Thread((() => working("线程 2","第 2 个工作线程任务", 6)));
  17. t.Start();
  18. t2.Start();
  19. Console.Read();
  20. }
  21. static void working(string name,string message,int seconds)
  22. {
  23. for (int i = 0; i < 3; i++)
  24. {
  25. Console.WriteLine("--------工作阶段-------------");
  26. Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
  27. Console.WriteLine("{0} 开始工作,内容:小贝",name,message);
  28. Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(seconds));
  29. Console.WriteLine("{0} 的工作时间总计小贝 。结束工作,{2}", name,seconds, message);
  30. barr.SignalAndWait();
  31. }
  32. }
  33. }
  34. }
复制代码

2.运行结果。如下图。

创建了一个Barrier实例,指定了想要同步的两个线程,两个线程任何一个线程调用了SignalAndWait方法之后,都会调用回调函数打印出当前的处于什么阶段。这个类在多线程迭代计算中非常有用,可以在每个迭代结束之前执行一些操作,当最后一个线程调用SignalAndWait方法时,在迭代结束之前进行交互。

八、使用ReaderWriteLockSlim类

ReaderWriteLockSlim代表了一个管理资源访问的锁,允许多个线程同时读取,但中独占写。

1.代码如下。

  1. using System;
  2. using System.Collections.Generic;
  3. using System.Linq;
  4. using System.Text;
  5. using System.Threading; //引入线程
  6. using System.Diagnostics;
  7. namespace ThreadSynchronousDemo
  8. {
  9. class Program
  10. {
  11. static ReaderWriterLockSlim rws = new ReaderWriterLockSlim();
  12. static List<int> list = new List<int>();
  13. static void Main(string[] args)
  14. {
  15. Console.WriteLine("开始,ReaderWriterLockSlim 同步");
  16. var t = new Thread(Read) { IsBackground=true};
  17. var t2 = new Thread(Read) { IsBackground = true };
  18. var t3 = new Thread(Read) { IsBackground = true };
  19. var t4 = new Thread((() => Write("线程 1 "))) { IsBackground = true };
  20. var t5 = new Thread((() => Write("线程 2"))) { IsBackground = true };
  21. //读取数据线程
  22. t.Start();
  23. t2.Start();
  24. t3.Start();
  25. //写入数据线程
  26. t4.Start();
  27. t5.Start();
  28. Console.Read();
  29. }
  30. static void Read()
  31. {
  32. Console.WriteLine("--------从List中读取数据-------------");
  33. while (true)
  34. {
  35. try
  36. {
  37. rws.EnterReadLock();
  38. foreach (var item in list)
  39. {
  40. Console.WriteLine("读取数据内容:{0}", item);
  41. Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));
  42. }
  43. }
  44. catch (Exception ex)
  45. {
  46. throw ex;
  47. }
  48. finally
  49. {
  50. rws.ExitReadLock();
  51. }
  52. }
  53. }
  54. static void Write(string threadName)
  55. {
  56. Console.WriteLine("--------往List中写数据-------------");
  57. while (true)
  58. {
  59. try
  60. {
  61. int newInt = new Random().Next(1, 100);
  62. rws.EnterUpgradeableReadLock();
  63. if(!list.Contains(newInt))
  64. {
  65. //如果List中没有该数据,则写入
  66. try
  67. {
  68. rws.EnterWriteLock();
  69. list.Add(newInt);
  70. Console.WriteLine("{0} 写入数据内容:小贝", threadName,newInt);
  71. }
  72. finally
  73. {
  74. rws.ExitWriteLock();
  75. }
  76. Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1)); }
  77. }
  78. catch (Exception ex)
  79. {
  80. throw ex;
  81. }
  82. finally
  83. {
  84. rws.ExitUpgradeableReadLock();
  85. }
  86. }
  87. }
  88. }
  89. }
复制代码

2.程序运行结果,发下图。

程序启动后,直接运行五个线程,其中三个线程从集合中读取数据,二个线程往集合中写数据。

读锁允许多线程同时读取数据,写锁则在释放之前阻塞了其余的所有线程的操作。当线程获取了读锁,从集合中读取数据时,还要判断当前集合上是否有写锁要写数据,如果有写锁则会阻塞线程进行读取数据,从而会浪费时间。所以本例中使用了EnterUpgradeabledReadLock和ExitUpgradeabledReadLock方法,先获取读锁,然后读数据,如果要修改集合中的数据,则把锁升级成ReaderWriterLock然后进行写数据,最后 使用ExitWriteLock退出锁。

九、使用SpinWait类

SpinWait是一个混合同步构造,即先使用用户模式等待一段时间,然后切换到内核模式,以节省CPU时间。

1.代码如下

  1. using System;
  2. using System.Collections.Generic;
  3. using System.Linq;
  4. using System.Text;
  5. using System.Threading; //引入线程
  6. using System.Diagnostics;
  7. namespace ThreadSynchronousDemo
  8. {
  9. class Program
  10. {
  11. static volatile bool isCompleted=false;
  12. static void Main(string[] args)
  13. {
  14. Console.WriteLine("开始,SpinWait 同步");
  15. var t = new Thread(UserModeWait);
  16. var t2 = new Thread(HybirdSpinWait) ;
  17. Console.WriteLine("开始,运行用户模式");
  18. t.Start();
  19. Thread.Sleep(50);
  20. isCompleted = true;
  21. Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(5));
  22. isCompleted = false;
  23. Console.WriteLine("开始,运行内核模式");
  24. t2.Start();
  25. Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(5));
  26. isCompleted = true;
  27. Console.Read();
  28. }
  29. static void UserModeWait()
  30. {
  31. Console.WriteLine("--------用户模式 等待-------------");
  32. while (!isCompleted)
  33. {
  34. Console.Write("。");
  35. Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(1));
  36. }
  37. Console.WriteLine();
  38. Console.WriteLine("用户模式 等待结束");
  39. }
  40. static void HybirdSpinWait()
  41. {
  42. var spin = new SpinWait();
  43. Console.WriteLine("--------内核模式-------------");
  44. while (!isCompleted)
  45. {
  46. spin.SpinOnce();
  47. // NextSpinWillYield:其决定了调用SpinOnce方法的线程是否应该让出CPU
  48. Console.WriteLine("是否应该让出CPU :{0}",spin.NextSpinWillYield);
  49. }
  50. Console.WriteLine("内核模式 结束");
  51. }
  52. }
  53. }
复制代码

2.程序运行结果,如下2图。

程序中我们有一个执行无限循环的线程,在50ms之后主线程会设置isCompleted为true。我们可以在windows资源管理器,查看CPU的负载情况。



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