C多线程编程实例实战剖析

1、C#多线程编程实例实战问题的提出所谓单个写入程序 /多个阅读程序的线程同步问题， 是指任意数量的线程访问共享资源 时，写入程序（线程）需要修改共享资源，而阅读程序（线程）需要读取数据。在这个同步 问题中，很容易得到下面二个要求：1）当一个线程正在写入数据时，其他线程不能写，也不能读。2）当一个线程正在读入数据时，其他线程不能写，但能够读。在数据库应用程序环境中经常遇到这样的问题。比如说，有 n 个最终用户，他们都要 同时访问同一个数据库。其中有 m 个用户要将数据存入数据库， n-m 个用户要读取数据库 中的记录。很显然，在这个环境中，我们不能让两个或两个以上的用户同时更新同一条记录，如 果两

2、个或两个以上的用户都试图同时修改同一记录，那么该记录中的信息就会被破坏。我们也不让一个用户更新数据库记录的同时，让另一用户读取记录的内容。因为读取 的记录很有可能同时包含了更新和没有更新的信息，也就是说这条记录是无效的记录。实现分析规定任一线程要对资源进行写或读操作前必须申请锁。根据操作的不同，分为阅读锁 和写入锁， 操作完成之后应释放相应的锁。将单个写入程序 /多个阅读程序的要求改变一下， 可以得到如下的形式：一个线程申请阅读锁的成功条件是：当前没有活动的写入线程。一个线程申请写入锁的成功条件是：当前没有任何活动（对锁而言）的线程。因此，为了标志是否有活动的线程，以及是写入还是阅读线程，引入

3、一个变量 m_nActive ，如果 m_nActive 0 ，则表示当前活动阅读线程的数目，如果 m_nActive=0 ，则 表示没有任何活动线程， m_nActive 0 ，表示当前有写入线程在活动，注意 m_nActive0 ， 时只能取 -1 的值，因为只允许有一个写入线程活动。为了判断当前活动线程拥有的锁的类型，我们采用了线程局部存储技术（请参阅其它 参考书籍），将线程与特殊标志位关联起来。申请阅读锁的函数原型为： public void AcquireReaderLock（ int millisecondsTimeout ） ， 其中的参数为线程等待调度的时间。函数定义如下：pu

4、blic void AcquireReaderLock( int millisecondsTimeout )/ m_mutext 很快可以得到，以便进入临界区 m_mutex.WaitOne( );/ 是否有写入线程存在bool bExistingWriter = ( m_nActive 0 );if( bExistingWriter ) / 等待阅读线程数目加 1,当有锁释放时，根据此数目来调度线程 m_nWaitingReaders+;else / 当前活动线程加 1m_nActive+;m_mutex.ReleaseMutex();/存储锁标志为 ReaderSystem.LocalDa

5、taStoreSlot slot = Thread.GetNamedDataSlot(m_strThreadSlotName); object obj = Thread.GetData( slot );LockFlags flag = LockFlags.None;if( obj != null )flag = (LockFlags)obj ;if( flag = LockFlags.None )Thread.SetData( slot, LockFlags.Reader );elseThread.SetData( slot, (LockFlags)(int)flag | (int)LockF

6、lags.Reader ) );if( bExistingWriter ) / 等待指定的时间this.m_aeReaders.WaitOne( millisecondsTimeout, true );它首先进入临界区(用以在多线程环境下保证活动线程数目的操作的正确性)判断当 前活动线程的数目，如果有写线程 (m_nActive=0) ，则可以让读线程继续运行。申请写入锁的函数原型为： public void AcquireWriterLock( int millisecondsTimeout ) ，其 中的参数为等待调度的时间。函数定义如下：public void AcquireWriter

7、Lock( int millisecondsTimeout )/ m_mutext 很快可以得到，以便进入临界区m_mutex.WaitOne( );/ 是否有活动线程存在bool bNoActive = m_nActive = 0;if( !bNoActive )m_nWaitingWriters+;elsem_nActive-;m_mutex.ReleaseMutex();/存储线程锁标志System.LocalDataStoreSlot slot = Thread.GetNamedDataSlot( myReaderWriterLockDataSlot ); object obj = T

8、hread.GetData( slot );LockFlags flag = LockFlags.None;if( obj != null )flag = (LockFlags)Thread.GetData( slot );if( flag = LockFlags.None )Thread.SetData( slot, LockFlags.Writer );elseThread.SetData( slot, (LockFlags)(int)flag | (int)LockFlags.Writer ) );/如果有活动线程，等待指定的时间if( !bNoActive )this.m_aeWrit

9、ers.WaitOne( millisecondsTimeout, true );它首先进入临界区判断当前活动线程的数目，如果当前有活动线程存在，不管是写线 程还是读线程( m_nActive )，线程将等待指定的时间并且等待的写入线程数目加1，否则线程拥有写的权限。释放阅读锁的函数原型为：public void ReleaseReaderLock() 。函数定义如下：public void ReleaseReaderLock()System.LocalDataStoreSlot slot = Thread.GetNamedDataSlot(m_strThreadSlotName );Lock

10、Flags flag = (LockFlags)Thread.GetData( slot );if( flag = LockFlags.None )return;bool bReader = true;switch( flag )case LockFlags.None:break;case LockFlags.Writer: bReader = false;break;if( !bReader )return;Thread.SetData( slot, LockFlags.None );m_mutex.WaitOne();AutoResetEvent autoresetevent = null

11、;this.m_nActive -;if( this.m_nActive = 0 )if( this.m_nWaitingReaders 0 )m_nActive + ;m_nWaitingReaders -;autoresetevent = this.m_aeReaders;else if( this.m_nWaitingWriters 0)m_nWaitingWriters-;m_nActive -;autoresetevent = this.m_aeWriters ;m_mutex.ReleaseMutex(); if( autoresetevent != null ) autorese

12、tevent.Set();释放阅读锁时， 首先判断当前线程是否拥有阅读锁 （通过线程局部存储的标志） ，然后 判断是否有等待的阅读线程，如果有，先将当前活动线程加 1，等待阅读线程数目减 1，然 后置事件为有信号。 如果没有等待的阅读线程， 判断是否有等待的写入线程， 如果有则活动 线程数目减 1，等待的写入线程数目减 1。释放写入锁与释放阅读锁的过程基本一致，可以 参看源代码。注意在程序中，释放锁时，只会唤醒一个阅读程序，这是因为使用 AutoResetEvent 的 原历，读者可自行将其改成 ManualResetEvent ，同时唤醒多个阅读程序， 此时应令 m_nActive 等于整个

13、等待的阅读线程数目。测试测试程序取自 .Net FrameSDK 中的一个例子，只是稍做修改。测试程序如下，using System;using System.Threading;using MyThreading;class Resource myReaderWriterLock rwl = new myReaderWriterLock(); public void Read(Int32 threadNum) rwl.AcquireReaderLock(Timeout.Infinite);try Console.WriteLine(Start Resource reading (Thread

14、=0), threadNum);Thread.Sleep(250);Console.WriteLine(Stop Resource reading (Thread=0), threadNum); finally rwl.ReleaseReaderLock();public void Write(Int32 threadNum) rwl.AcquireWriterLock(Timeout.Infinite);try Console.WriteLine(Start Resource writing (Thread=0), threadNum);Thread.Sleep(750);Console.W

15、riteLine(Stop Resource writing (Thread=0), threadNum); finally rwl.ReleaseWriterLock();class App static Int32 numAsyncOps = 20;static AutoResetEvent asyncOpsAreDone = new AutoResetEvent(false);static Resource res = new Resource();public static void Main() for (Int32 threadNum = 0; threadNum 20; thre

16、adNum+) ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(UpdateResource), threadNum);asyncOpsAreDone.WaitOne();Console.WriteLine(All operations have completed.);Console.ReadLine();/ The callback methods signature MUST match that of a System.Threading.TimerCallback/ delegate (it takes an Object parameter and return