.NET開發(fā)中多線程的使用

本篇內(nèi)容主要講解“.NET開發(fā)中多線程的使用”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“.NET開發(fā)中多線程的使用”吧!

在NET中，我們用的最多的鎖機(jī)制就是lock，用起來很簡單，短短幾行程序就可以實(shí)現(xiàn)，例如：

Lock 's Code
public class TestThreading
{
private System.Object lockThis = new System.Object();
public void Function()
{
lock (lockThis)
{
// Access thread-sensitive resources.
}
}
}

其實(shí)我們也明白，lock并不是鎖，而是MS提供的一個(gè)簡便式的寫法，真正實(shí)現(xiàn)的是Monitor類中的Enter和Exit方法，既然提到了Monitor類也就說下有個(gè)需要注意的地方：

Pulse和PulseAll方法，這兩個(gè)方法就是把鎖狀態(tài)將要改變的消息通知給等待隊(duì)列中的線程，不過這時(shí)如果等待隊(duì)列中沒有線程，那么該方法就會(huì)一直等待下去，直到有等待的線程進(jìn)入隊(duì)列，也就是說該方法可能造成類試死鎖的情況出現(xiàn)。

上面的lock + 線程(Thread和ThreadPool) = 多線程編程(N%)??？

對于該公式我曾經(jīng)的N是80，現(xiàn)在是20。其中有很多東西影響我，讓我從80->20，下面的Optex就是一個(gè)入口點(diǎn)。

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Optex 's Code
public sealed class Optex : IDisposable {
private Int32 m_Waiters = 0;
private Semaphore m_WaiterLock = new Semaphore(0, Int32.MaxValue);
public Optex() { }
public void Dispose() {
if (m_WaiterLock != null)
{ 
m_WaiterLock.Close(); 
m_WaiterLock = null;
} 
}
public void Enter() {
Thread.BeginCriticalRegion();
// Add ourself to the set of threads interested in the Optex
if (Interlocked.Increment(ref m_Waiters) == 1) {
// If we were the first thread to show interest, we got it.
return;
}
// Another thread has the Optex, we need to wait for it
m_WaiterLock.WaitOne();
// When WaitOne returns, this thread now has the Optex
}
public void Exit() {
// Subtract ourself from the set of threads interested in the Optex
if (Interlocked.Decrement(ref m_Waiters) > 0) {
// Other threads are waiting, wake 1 of them
m_WaiterLock.Release(1);
}
Thread.EndCriticalRegion();
}
}

看完上面的代碼，讓我增加了兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1、Thread.BeginCriticalRegion()和Thread.EndCriticalRegion();        

因?yàn)檫@段時(shí)間正好看了一本多線程編程的書，既然將上面方法認(rèn)為是進(jìn)入臨界區(qū)和退出臨界區(qū)，對于臨界區(qū)而言，進(jìn)入該區(qū)的數(shù)據(jù)，在沒有退出之前，如果臨界區(qū)外的程序需要使用它，那么就必須出于等待。所以覺得已經(jīng)使用臨界區(qū)，為什么還要使用Semaphore？！

可是，MS只是取了個(gè)相同的名字，做的事情完全不同，上面兩個(gè)方法完全沒有臨界區(qū)的概念，它只是設(shè)置一個(gè)區(qū)域(Begin到End之間)，表示該區(qū)域內(nèi)發(fā)生線程中斷或未處理的異常會(huì)影響整個(gè)應(yīng)用程序域。

2、m_Waiters的作用

一開始以為在Enter的時(shí)候，直接寫上：

m_WaiterLock.WaitOne();

Exit的時(shí)候，寫上：

m_WaiterLock.Release(1);

這樣就可以了。m_Waiters有什么意義？！           

優(yōu)化性能，Semaphore是內(nèi)核對象，我們都知道，要盡量少的進(jìn)入內(nèi)核模式，因?yàn)檫@是很消耗性能，所以盡量少的使用內(nèi)核對象。m_Waiters的意義就在這里，如果只有一個(gè)線程使用該鎖對象的時(shí)候，是不需要去獲取和釋放的。 OK，上述的東西都是鋪墊，鋪完了也就進(jìn)入主題了！

多線程的思維

優(yōu)化的Optex 

namespace ThreadConcurrent.Lock
{
public sealed class Optex : IDisposable
{
///
private Int32 m_LockState = c_lsFree;
private const Int32 c_lsFree = 0x00000000;

///
private const Int32 c_lsOwned = 0x00000001;

///
private const Int32 c_1Waiter = 0x00000002;
public Optex() { }
public void Enter()
{
Thread.BeginCriticalRegion();
while (true)
{
Int32 ls = InterlockedOr(ref m_LockState, c_lsOwned);
///[object Object]
///[object Object]
///
private static Int32 InterlockedAnd(ref Int32 target, Int32 with)
{
Int32 i, j = target;
do
{
i = j;
j = Interlocked.CompareExchange(ref target, i & with, i);
} while (i != j);
return j;
}
///[object Object]
///[object Object]
///
private static Int32 InterlockedOr(ref Int32 target, Int32 with)
{
Int32 i, j = target;
do
{
i = j;
j = Interlocked.CompareExchange(ref target, i | with, i);
} while (i != j);
return j;
}
public void Dispose()
{
if (m_WaiterLock != null)
{
m_WaiterLock.Close();
m_WaiterLock = null;
} 
}
}
}

對于上面的這個(gè)代碼，我暈眩了好一段時(shí)間，不過當(dāng)我真正理解的時(shí)候，從暈眩中學(xué)到了做多線程編程應(yīng)該具備的思維方式。

首先從簡單的理解開始談，

1、原子化操作

對于InterLocked類，曾經(jīng)也知道，但是卻用的很少，不過從該代碼中知道，在多線程的編程中對共享數(shù)據(jù)的寫入操作，一定要達(dá)到原子性。至于如何做到這點(diǎn)，InterlockedAnd和InterlockedOr做了很好的詮釋：

While循環(huán)的目的就是保證target值以***的值做與操作，如果傳入的值在執(zhí)行的過程被其他線程改變的話，那么是不會(huì)退出該循環(huán)的，并會(huì)利用改變后的值重新做次與操作。

2、理解Enter和Exit

這兩個(gè)方法很難寫出來解釋，用圖是最清晰的。

曾經(jīng)的暈眩：

1、Enter方法中為什么存在循環(huán)，為什么不是執(zhí)行完waitone就結(jié)束，必須m_lockState等于c_IsFree的時(shí)候才結(jié)束？

線程的執(zhí)行并不完全按照先前排好的順序去執(zhí)行，有時(shí)會(huì)發(fā)生一些特殊的情況來使改變線程的調(diào)度順序，所以就可能會(huì)出現(xiàn)上圖灰色部分的情況，則為了解決該可能發(fā)生的問題（概率很?。┭h(huán)機(jī)制就出現(xiàn)了。

2、為什么在WaitOne和Release之前，除了增加和減少等待者外，還需要判斷m_lockstate是否改變（進(jìn)入Enter到執(zhí)行Waitone前的這段時(shí)間）？

一般性的思維：

該程序的思維：

這樣做的好處就是盡量少的操作內(nèi)核對象，提高性能！

多線程編程雖然復(fù)雜，但是我覺得很有意思和挑戰(zhàn)性，而且隨著硬件的發(fā)展，多線程編程會(huì)更加重要，既然已經(jīng)上路就讓我們走到盡頭！

到此，相信大家對“.NET開發(fā)中多線程的使用”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！